実験2 サスペンション付き長方形フレームと四輪二駆動差動シャーシの構造設計

実験の目的

基本的なサスペンション構造の設計を習得します。二駆動差動四輪シャーシの構造設計を習得します。

構造原理

二駆動差動四輪シャーシは、2 つの駆動輪と 2 つの従動輪で構成されます。
二駆動差動四輪シャーシは長方形に配置されます。一般に 2 つの駆動輪はシャーシの前方に、2 つの従動輪はシャーシの後方に配置されます。
実際の環境では地面が完全な平面であるとは限りません。四輪シャーシの各車輪が走行中に常に地面に接地するよう、サスペンション構造を追加する必要があります。では、サスペンション構造とは何でしょうか。

サスペンション構造の主な役割は各車輪のグリップ力を高めることで、最も基本的な要件は各車輪を常に地面に接地させることです。ここではレバー式パッシブサスペンション構造を紹介します。このサスペンション構造はてこの構造に似ており、両端に車輪、中央に回転機構があります。一方の車輪が障害物に当たって持ち上がると、てこの作用でもう一方の車輪が逆方向に動き、より確実に地面に接地します。これにより車輪と地面の常時接地を確保し、車輪のグリップ力を高めます。

四輪シャーシには、このレバー式パッシブサスペンションがいくつ必要でしょうか。物体が安定するには一般に 3 つの支点が必要です。四輪シャーシは地面に接する 4 つの支点を持つ物体に簡略化でき、支点が 1 つ余ることになります。そのため、レバー式パッシブサスペンションを 1 つ設ければシャーシの安定を実現できます。

この支点はどのように配置すべきでしょうか。原則として制限はありませんが、一般には下図のように隣り合う 2 つの前輪の中央に支点を置くのが慣例です。

構造設計

上図を参考にすると、サスペンション付き四輪フレームは、前輪フレーム、後輪フレーム、可動ヒンジモジュールに分けられます。前輪フレームは 1 本のクロスビームで、後輪フレームは 4 本のクロスビームで長方形に構成でき、可動ヒンジは回転可能なモジュールです。可動ヒンジ側の 2 つの車輪が駆動輪です。
DC モーターブラケットで駆動輪を四輪サスペンションに取り付け、従動輪ブラケットでユニバーサルホイールをフレームに取り付けて、二駆動差動四輪シャーシの構造設計を完成させます。

構造の組み立て

3D モデル図：

二駆四輪ロボット2.rar

組立説明：

代表的なモジュールの組立説明【V3.0】を参考にモジュールを組み立て、最後に本体全体を組み立てます。

実験結果

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