V5ドライブトレインの作成

ドライブトレインにより、車輪、戦車の履帯、またはその他の方法を使用してロボットを移動できるようになります。ドライブトレインはドライブベースと呼ばれることもあります。ロボットを設計する際に最初に考慮すべきことの 1 つは、使用するドライブトレインの種類を特定することです。 Clawbot のドライブトレインは最初は問題ありませんが、追加のドライブトレイン設計により、ロボットは旋回や前後移動に加えて横方向への移動も可能になるなど、さらに多くの機能を実現できます。このタイプの動きは全方向と呼ばれます。ドライブトレインは、障害物を乗り越えたり、別のロボットから横から押されることに耐える必要がある場合もあります。競技用に設計されているロボットは、ゲーム戦略に合ったドライブトレインを選択することで、競争上の優位性を獲得できます。

競技用ロボットのドライブトレインを選択する際に考慮すべき事項:

• 競技場には乗り越えたり登ったりする必要がある障害物がありますか? トラックや直径の大きい車輪は障害物を乗り越えるのに役立ちます。
• ドライブトレインはどの程度の防御にさらされるのでしょうか? 一部のゲームでは対戦相手を隔てる障壁があり、簡単に横に押されない防御ドライブトレインはそれほど重要ではありません。
• ドライブトレインが全方向であることの利点はどれくらいですか?
• ドライブトレインは複数の重いゲームピースを動かすことになるのでしょうか、それとも高速である必要がありますか? ドライブトレインによって生成される最大速度またはトルクは、ギア比を変更したり、V5 スマート モーター ギア カートリッジを変更したり、ホイールの直径を変更したりすることで調整できます。
• ロボットの設計では、どれくらいの高さまで、どれくらい遠くまで到達できるのでしょうか? 高く届くロボットや外側に届くロボットは、より大きなドライブトレインの設置面積と低い重心の恩恵を受けます。直径の小さいホイールは、どちらの場合も役立ちます。
• ドライブトレイン以外の機能にはモーターがいくつ必要になりますか? 一部の競技ルールでは、ロボットのモーターの数に制限があります。

これらの考慮事項は、競技用ロボットのドライブトレインを選択する際に使用すべき分析の種類の一部であり、すべてではありません。 

いくつかのタイプのドライブトレインの説明

標準ドライブ

下の動画をご覧いただくと、標準駆動系が前進し、その後旋回する様子が分かります。

標準ドライブトレイン はスキッドステア ドライブとも呼ばれ、最も一般的なタイプのドライブトレインの 1 つです。標準ドライブトレインは 2 つのモーターで駆動することができ、これらのモーターは駆動輪に直接駆動するために使用することも、複数の駆動輪を持つギア トレインの一部として使用することもできます。ドライブトレインは、複数のモーターと複数のホイールを持つように設計することもできます。これらのバリエーションは、四輪駆動、六輪駆動などと呼ばれることもあります。このドライブトレインでは、さまざまな VEX ホイールを使用できます。ただし、全方向に対応する機能はありません。

上記の3Dモデルは、2つのモーターで駆動する標準的なドライブトレインを示しています。グラフィックを回転したり、拡大/縮小したりして、2 つのモーターのドライブトレインの各角度を表示できます。パーツを選択すると、各コンポーネントの名前が表示されます。 

上記の3Dモデルは、4つのモーターで駆動する標準的なドライブトレインを示しています。 4 つのモーターを実装することで、追加のパワーが得られ、速度が向上し、トルクが大きくなり、牽引力と安定性が強化されます。グラフィックを回転したり、拡大/縮小したりして、2 つのモーターのドライブトレインの各角度を表示できます。パーツを選択すると、各コンポーネントの名前が表示されます。 

Hドライブ

下の動画で、Hドライブトレインが前進、横方向、斜め方向、そして旋回する様子をご覧ください。

H Drive 、4 つの全方向ホイールと、ドライブトレインの他のホイールの間に垂直に配置された 5 番目の全方向ホイールを備えた 3 つまたは 5 つのモーターを使用します。車輪の配置により、このドライブトレインを全方向に動かすことができます。 Hドライブは、2.75インチ全方向ホイール、3.25インチ全方向ホイール、または4インチ全方向ホイールを使用できます。ただし、このタイプのドライブトレインは、全方向ホイールのローラーにより、別のロボットによって横方向に押される可能性があります。ロボットが障害物を乗り越えようとすると、5 番目の中央の車輪も障害物に引っかかる可能性があります。

メカナム

下の動画で、メカナムドライブトレインが前進、横方向、斜め方向、そして旋回する様子をご覧ください。

Mecanum Drivetrain 設計では、Mecanum Wheels が使用されています。これらの車輪には角度のついたローラーが付いており、全方向への移動が可能です。このドライブトレインの車輪が互いに反対方向に回転すると、ローラーの向きによってドライブトレインは横方向に移動します。ただし、角度付きローラーは、車輪を駆動するためにモーターからより大きなトルクを必要とし、ドライブトレインの動作には、標準ドライブよりも複雑なプログラミング コードが必要です。

ホロノミック

下の動画をご覧いただくと、ホロノミック駆動系が前進、横方向、斜め方向、そして旋回する様子が分かります。

ホロノミックドライブトレイン 全方向性です。この設計は、3 つの全方向ホイールと 3 つのモーター、または 4 つの全方向ホイールと 4 つのモーターで組み立てることができます。これらのホロノミック ドライブトレインは、2.75 インチの全方向ホイール、3.25 インチの全方向ホイール、または 4 インチの全方向ホイールのいずれかを使用して設計できます。 3 つの全方向ホイールと 3 つの駆動モーター バージョンは、ホイールが互いに 120^o に設定されて組み立てられます。 4 つの全方向ホイールと 4 つのモーター バージョンは、各コーナーでホイールを傾ける (X ドライブと呼ばれることもあり、以下に例を示します) か、ドライブ ホイールをドライブ ベースの各側面の中央に配置することによって組み立てることができます。これらのホロノミック ドライブトレインの動作には、標準ドライブよりも複雑なプログラミング コードが必要です。 3 輪駆動は 4 輪駆動ほど安定していません。

トラックドライブ

下の動画をご覧いただくと、トラック駆動システムが前進し、その後旋回する様子が分かります。

トラック ドライブ は、車輪の代わりにタンク トレッド キットを使用する標準ドライブトレインの別のバリエーションです。障害物を簡単に乗り越えることができます。しかし、Tank Drive には全方向移動能力がありません。標準のタンクトレッドキットのトラクションはあまり良くありません。タンク トレッド アップグレード キットのタンク トレッド トラクション リンクの一部をトレッド チェーンに含めると、トラクションが向上します。タンクトレッドキットに付属するドライブスプロケットに加えて、高強度スプロケットもドライブスプロケットとして使用できます。

ドライブトレインを組み立てる際に避けるべき設計ミス

標準ドライブ

標準ドライブで起こり得る設計ミスは、すべての車輪に同じ比率で動力を与え、異なる直径の車輪を使用することです。車輪の円周の違いにより、この設計エラーにより、大きい車輪が小さい車輪よりも速くロボットを前方に引っ張ろうとします。

Hドライブ

H ドライブで起こり得る設計ミスは、5 番目のセンター ホイールが他の 4 つのホイールとは異なるレベルにあることです。これは、ドライブトレインのドライブシャフトのいずれかが地面から他のドライブシャフトと同じ距離にない場合に発生する可能性があります。この設計エラーが発生すると、中央の車輪または駆動輪のどちらかがもう一方の車輪を地面から持ち上げてしまいます。

メカナム

ホロノミック

ホロノミック ドライブトレインで起こり得る設計ミスは、ドライブ シャフトのサポート ポイントが 1 つしかないことです。この設計エラーにより、ドライブ シャフトが上下に回転できるようになり、ベアリング内でドライブ シャフトが回転しにくくなります。

トラックドライブ

トラック ドライブで起こり得る設計ミスは、トラックの中央にあるスプロケットでタンクの履帯を駆動することです。この設計エラーにより、ドライブスプロケットがチェーンリンク上でスキップすることになります。ドライブスプロケットには少なくとも 120 ^o のタンクチェーンラップが必要です。

いくつかのタイプのドライブトレインの比較

安全の危険：

ピンチポイント ロボットの電源を入れる前に、車輪、スプロケット、ギアをゆっくり動かして、動きによって引っかかるワイヤー、チューブ、弾性材料、ハードウェアがないことを確認します。

構造用金属、ハードウェア、車輪などは Robotics Storeで購入できます。