DreamerDreamのブログ

夢想家の夢です。〜揚げたてのモヤっとしたものをラフレシアと共に〜

無限軌道(キャタピラ)式のクローラを自作してみた① 構想 モジュール化したらいろいろ使えるじゃない!

きっかけは

TwitterでCuboRex社さんがCuBaseというクローラ動力モジュールを紹介されています。

それが目に入り、触発されました。

<参考 CuboRex社のHP>

CuBase – CuboRex

 

何にでも無限軌道(キャタピラ)をとりつけて動力を得られるという夢のマシンです。


CuFarm:じゃがいも収穫作業

このクローラの内部に動力を入れてしまうという発想には目から鱗でした!!

 

これにより僕が今まで考えていた無限軌道のイメージが大きく払拭されました。

 

<今までイメージしていた無限軌道の図>

動力をクローラの外側の車軸を回す機構に頼るため、

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車軸以上の高さのある物体はクローラで乗り上げないと避けることができません。

もし乗り上げて両方の無限軌道が浮いてしまったら動かす術が無くなります。

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車高を上げるには動力軸を他に設ける必用があります。

(車高を高くして上部に駆動軸を設けた場合の図)

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しかし、これでは万が一無限軌道の履帯が外れてしまった場合には接地している車輪を回す術が無いため遠隔操作では完全にお手上げ状態になります。

 

動力を無限軌道内に搭載することが出来たらこれらの問題は解決します。

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万が一、履帯が外れた場合でも車輪の1つが接地した状態で駆動すれば何とかなる可能性が出るわけです。

動力を内臓したモジュールなら本体との接続部はジョイントだけで済みます!何て自由な設計が出来るんだ!

これは凄いぞ!

 

しかも、このCuboRex社の製品は人が乗れるぐらいの強度と走破性をコンパクトな筐体に込められているそうです!これは是非とも使ってみたいぞっ!!!

 

問題は・・・モジュール1つのお値段98,000円ですっ!!

高ーっ!!

うーん、「趣味でちょっと使ってみたい」という軽い気持ちだけでは手が出せません!

 

 

ということでこのようなモジュールを自分なりの方法で安く自作する方法を考えることにします!

 

自作する方法を探る

人が乗れるほどの強度と出力を目指すのはそもそも素人工作じゃ難しいのでどこかは妥協しないといけませんね。(金属加工できる設備が無いし)

3Dプリンターがあるから何とかなるか〜(テキトー)

 

ということで、まずはクローラーの動力を考えてみます。

<参考 CuBaseの走破性紹介動画>


CuBase

CuBaseは単純に+とーの2本の線で操作できるDCモーターと変速機からなる構成です。

 

接続が単純なのでいろいろな機器に対応できますね。

ある程度パワーのあるDCモーターは必用そうです。

 

しかし僕はブラシDCモーターってマイコンとの相性があまり良く無いので好きじゃないんです。

ブラシDCモーターは回転時に少なからずモーター内部で放電されて火花が飛びます。この放電がマイコンに予期せぬ誤作動を招く要因になることがあるのです(過去にかなり悩まされた経験が・・・)。

モータードライバーやダイオードキャパシタを利用することで軽減はされるものの完全な対策は無いのです。

近年はドローンブームもありブラシレスモーターも出回っていますが、まだまだ高い一品です!

<ブラシレスモーター(詳細は画像クリック)>

 

ちなみに、DCモータードライバーは扱いが簡単で良いです。 

<2回路入りモータードライバー>

 

 

今回はDCモーターではなく、手元にある安価なステッピングモーターを採用することにします。(というかCNCマシンを作ろうと放置しているものが手元にあっただけですが)

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ステッピングモーターの利点として、

  • 左右に2つ配置すればタイミングピッタリ合わせて走らせることが容易。
  • 急な坂道でも通電さえしていればその場でしっかりとブレーキを効かせて停めておくことが可能

逆に欠点として、

  • ステッパー回路が必用になる。
  • いくら電圧があっても脱調すると動かない。 

ということが挙げられます。

そして、ステッピングモーターを利用したクローラーの作例があまり見つからないので使えるかどうか解らない・・・

まあ、やってみなくちゃわからない!ということで話を進めます。

ステッピングモーターの制御>

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動力部の試作 

早速Blenderで動力部分をモデリングをしてみました。

ギアの作成するならWebアプリで簡単に作成できるコチラのサイトがオススメです。

<参考>

Gear Model For 3D Printer

 

Blenderモデリング中>

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Blenderで3Dプリンタ用データを作るには過去ブログを参考にどうぞ↓

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モーターは精密なので砂埃が入ると故障の原因になります。

ギアもゴミが入ると故障します。

これらのゴミ厳禁な部品をゴミやらホコリまみれになる可能性のあるクローラ内部へ配置するのですからギアボックスは必須です。

 

3Dプリンターを使うことで3Dモデルが「実際にギアユニットとして正常に動作出来る物なのか?」という実験が簡単に出来ます。

<ギアボックスの出力テスト(仮組み)の様子>

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少しギア同士の遊びが大きいものの一発目からなんだか想像していたよりイイ感じに動きますよコレ。ギアボックスのサイズもバッチリです。

(個人的なメモ:P:7 M:2.22、ギア比1:2.4)

 

動輪のギアは滑り防止のためネジ固定します。

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<動力ユニットとしてギアボックスを組んでみたところ(グリス封入済)>

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軸受けはゴミがギアボックスに入らないように工夫して後付けしました。

ベアリングだかペヤングだか知りませんが、そんな高価な物は使いません!

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この動力ユニットだけで動かしてみましたが、無限軌道以外の作品を作るのに役立ちそうな予感がしてきました。ワクワクします。

 

ギア比が小さいのでパワー不足かもしれませんが、ユニットとして組んでいるので問題があれば外して改造&交換が簡単に出来るハズです。

 

 

その後いろいろ調べてみたら・・・、なんと先ほどのクローラの組み立て動画を発見しました!

なるほど、こうなってるのか!すげー親切!!


汎用クローラモジュールCuBase組立て動画

部品多っ!!細かーい!

これでも単純な構造というのですからクローラ沼は思ったより深そうです。

そりゃ丈夫だわー、と納得の一品です(いいなー)。

  

長くなりそうですので今回はこの辺で、次回は無限軌道の履帯を作るための構想です。

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3Dプリンターは思ったものをすぐ出力して実験することが出来るので最高ですよ!

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