リアクションホイール?
ROBO−ONE宇宙大会向けの機体で、リアクションホイールを使ったものを数回見ていますが、どうもよくわからない。
そこで、色々と調べてみましたが、でも良くわからない。 それなら、作って、まねして、どのように応用できるのか試してみようと思います。 |
実験用の冶具ですが、まずは、ホームセンターにて購入した小型のキャスターをアクリル円盤に接着。
アクリルの輪を、アクリル球の片側に接着。このアクリルの輪は、ホイールを固定する台座などを固定するために使用します。
最後の写真が、冶具としての完成形です。
実際の実験は、プラスチックの球の中にバッテリーや制御基板、ホイール等を入れて行うつもりです。
アクリルの円盤に取り付けたキャスターが、なぜ両面に付けているかというと、上に付けてあるキャスターでは、その上に乗せたプラスチック球が回転できるようにで、下側のキャスターは、場合によっては回転運動以外に横向きの力が発生したときに移動できるように考えています。
まあ、実際に動かしてみて、どういうことをしたら、どのような動作をするかを試そうということです。
その後は、姿勢制御がうまく出来るかなどをやってみようと考えています。
前に、「試してみたいことが沢山ある」と書きましたが、色々と実験する為の冶具を作ろうとしています。
フォルムに頼んでいたCNCの部品を取りに行ったと時に、厚さ5mmのアクリル板から、円盤と輪を削ってもらいました。輪の直径が16.2mmなので、プロクソンで削るのは無理でした。
アクリルの輪は、東急ハンズで購入したプラスチックの球のなかに接着します。円盤は、可動式の台に使用します。
どの様なものができるか、わかりにくいですね。もう少し作業が進んだら、また写真載せます。
YouTubeでリアクションホイールの原理という映像があるのですが、これを見て頭の中がこんがらがってしまった。
いろいろとWebで検索して調べてみて、リアクションホイールとは、回転しているホイールを動かしたときに発生する力を打ち消す?ように、ホイールの回転を制御するということみたいです。(うまく表現できていない!!!)
YouTubeに公開されている映像は、回転しているホイールの軸を動かしたときに、こんな風に力が発生するという説明ですね。
リアクションホイールについて書かれた文献の中で、レートジャイロについても書かれていたのですが、回転している円盤の軸が動いた変化量を検出するようになっていました。
今は、ラジコンヘリなどでは、圧電ジャイロを使っていますが、前は本当に円盤が回転していましたね。今だと、キーエンスのレボリューターという小型の室内用ラジコンヘリのキャノピーのところに円盤が回っているのが見えます。
で、リアクションホイールについて書かれていた文献では、小型人工衛星に取り付けることで難しい計算式が出ていました。軌道修正する時間は10秒として計算していましたが、ROBO-ONEのように、ロボットを放り投げて着地するまでの時間は1秒も無いので、高速回転しているしかもそこそこの重さのあるホイールの回転制御は難しいのではないかな?
試してみたいことが沢山あるので、もう少ししてから、実験君になります。
よくわかっていないので、とりあえず、物を作ってみます。
今回初めて、2017(ジュラルミン)の板を削ってみました。CNCでは、削りやすい感じがします。削っている時の音が、5052を削っている時より、高い音がしてました。
で、今回削ったものは、ホイール。2mm厚の2017板で、直径40Φ。これも、適当にサイズを決めたので、まずはこの大きさで動かしてみます。
削った円板をモーターに取り付けるために、輪ゴム用Wプーリーというものを使いました。ほんとうなら、タップ加工して円板ねじ止めと思っていたのですが、まずはこのままはめ込んで使用します。
これを、260モーターに取り付け。
これからどの様にするかは、お楽しみに・・・