ボール型ロボット|駆動系のフレームを作成(3Dプリンターで軸受けを作ってみる)

 ボール型ロボットの自作です。前回外殻ができましたので、今回からは駆動系(中身)を作り始めたいと思います。(ボール型ロボット製作記録はこちらにまとめてます)

▼前回完成した外側▼

 バスケットボールくらいの大きさです。

▼構想中の駆動系(中身)の雰囲気▼

 今のところ前後進用に一つ、左右旋回用に一つの計2つのモーターを使って移動を行う予定です。前後進ついてはタイヤ使って直接外殻を駆動、左右旋回については大き目なバラスト(錘)を使って、本体を傾むけることで旋回制御を行う予定です。言葉ではよくわからないですね・・。細かいところはおいおい紹介していきたいと思います。

 で今回はこれら駆動系にかかわる部品を支える内部のフレーム(骨格)部分を作ります。

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3Dモデル

 3DCADはFusion360を使ってます。

▼駆動系全体のイメージ▼

 絵だけではわかり難いですが、今のところのイメージはこんな感じです。

▼フレーム部分▼

 駆動系全体を支えているフレームです。フレームにはアルミ(構造材)を使用してます。

 フレーム自体を3Dプリンターで出力しても良かったのですが、アルミ構造材自体が割と安価なのと強度面の心配も減るので、骨格となる部分はアルミ材で行くことにしました。

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▼軸受け部▼

 赤色部品は軸受けの構造をとってあり、中心のアルミ材に回転自由度をとれるような構造にしてます。最終的にこのフレームにバラスト(錘)ぶら下げて、錘の傾きでRoll方向の回転(傾き)を制御する予定です。

▼軸受け断面▼

 軸受けは3Dプリンターで出力します。球形状で、関節をイメージして回転するようにしてます。3Dプリンターで出力するため、極力単純な構造で最低限軸受けの動きができればいいかな、、という感じのモデリングしてます。

 こちらで転がり軸受け(ボールベアリング)をイメージした試作品も作ってみたのですが、少し形状が大きくなってしまうので却下してます。

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3Dプリンターで軸受けの出力

 実際に3Dプリンターで出力して動きを確かめてみました。

 若干動きが渋いですがまぁイメージに近い感じです。なんとか軸受けにはなりそう・・・。もう少しクリアランス詰めても良かったかも・・。PLAに合うグリスとかあるのかな? この軸受けを2個準備します。

▼あと既製品のアルミ構造材とL字ブラケットを準備▼

 フレーム部を組立ててみました。先ほどの3Dプリンター製の軸受けと組立てます。

▼組立て▼

 3Dプリンターの出力精度も良く、きっちり組み上がりました。真ん中のフレームも計画通り割とスムーズに回転します。

 ただ、あまり組立てのことを考慮していなかったため、結構組み上げるのが難しかったです、、。アルミフレーム内の四角ナットを位置固定するためのホルダーがあるのですが、一緒に入手して置けばよかったです。

 今後、このフレームにいろいろな物をぶら下げて行く予定。3Dプリンター品の機能部強度が少し心配です・・・。が今回の軸受けのように好きな形状、大きさなどなど、オリジナル部品が作れるというのは非常に便利ですね。

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