その77 オムニ4輪マシンのモデル化 - ロボボボいじりにうってつけの日

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その77 オムニ4輪マシンのモデル化

3点が接地すればものは立つ。
オムニホイールを4輪用いた機体では、そのうち1輪が浮いて3輪だけが接地している状況ができてしまう可能性があります。
その場合浮いたタイヤは空回りすることになり、いろいろ困る。
困るようならサスペンションをつけるとか何らかの工夫をしなければならない。
悩ましい。

と、いうことで、今回の記事ではこの問題についてオムニ4輪のマシンを簡単にモデル化して考察します。
おかしなところがあったらご指摘願います。

OmnimOはまさにオムニホイール4輪の機体で、特にこの問題に対する工夫はしていません。
3か月間いじってみて特に困ったことはなかったけれど、エンコーダもついてないので気がついていないだけかもしれない。
そういうことで特に頼れる経験もなく、得意の高校物理で考えます。

〈どういうときにタイヤが浮くのか〉
ロボトレースの場合基本的にはほとんど段差がないので、タイヤが浮くとしたらそれはどういう時に起こるのか。
単純に考えると大きなモーメントがかかった時。
そのモーメントによってタイヤの設置点を軸に機体が回転したり、モーメントに起因するタイヤへの反力で機体が変形したりするからでしょうか。
例えば重心がめちゃめちゃ高い機体を想像してみると、加減速時にガッタンゴットンしてそうなイメージがあります。
そこで、加減速時にいったいどのような力がはたらいているのか考えてみました。

〈モデル化と計算〉
77-3


なおこのモデルでは斜めに動くときのことを考えていませんが、斜めを考える場合は同じ計算をy方向について行い重ね合わせるだけなので問題ないはず。
実際にはタイヤに働く摩擦力が機体にかかるわけはなく、モーターへの反作用とかなんとかなんでしょうがここでは簡単のために。

〈考察〉
やはり重心は低いほどいいようで。
この式を元に実際にどのくらいの数値になるのか計算してみます。
OmnimOがもっと高性能だったとしてトップ層のレベルの10m/s^2で加速できたとします。
重心高さhgを20mmとして、
機体質量mが830g,
トレッド幅ltが180mmですので、
上図でいうモーメントに起因するタイヤへの反力RMが0.922Nとなります。
重力起因のタイヤへの反力が2.033Nくらいなので、そんなに大きいとは思えませんがどうなんでしょう。
実際にシャーシを曲げる力としては右のタイヤから見たときの左のタイヤにかかる力というか、2RMの数値で考えたらいいのだろうか??
そのへんよくわかりません。

〈結論〉
シャーシに剛性を持たせれば大丈夫そう。な気がする。
OmnimOの余った基板に重りぶら下げて曲がり具合を実験してみようかしら。


12/3 AM11:00追記
考察不足!
オムニ4輪マシンのモデル化②に続く!!


以上、その77 オムニ4輪マシンのモデル化 ―サスペンションは必要か―

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プロフィール

Author:たけもり
ブログ新設しました-->メカトロニクスにうってつけの日


「しゃれたロボットをつくりたい」と思いながらも大学生になってやっとのんびり勉強始めました.
勉強のためにロボトレースというロボコンに参加して,全方向移動型ロボトレーサー"OmnimO-2"を制作しました.
大学ではヘビ型ロボットについて研究しています.
個人的課外活動としてエンタメ志向のロボットを製作中.最新作のMimebotはこちら

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