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3Dプリンタとシリコンチューブでオムニホイールを作ってみた


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シリコンチューブを使って、グリップ力の高い高性能オムニホイールを自作してみました。

 
<投稿者: さつき @satsuki_eng

去年まで大学でロボコンやロボットの研究をしていた、新米の機電系エンジニアです。趣味として、見た人に「面白い!」と思ってもらえるような、少し変わったロボットを作っています。

https://twitter.com/satsuki_eng

https://twitter.com/i/events/1249293342556311553?s=13

 

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何を作ったか

直径約60 mmの小型のオムニホイールを作りました。オムニホイールとは、周囲に小さなローラーが付いた特殊なタイヤで、これを3、4個組み合わせることで、全方向に移動可能な車両ロボットを作ることができます。RobocupやNHKロボコンで多用されており、ヴイストン株式会社などが販売を行っています。

 

なぜ作ったか

先日、「オムニホイールを通常と異なる用途で使ってみたい」という動機で、オムニホイールを使ったヘビロボットの制作にチャレンジしました。(詳細は別の記事で紹介しています。)

その際、市販のオムニホイールで目的に合うものがなかったので、1から自作したという経緯です。

 

準備したもの

1)3Dプリンタ

https://flashforge.co.jp/adventurer3x/

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2)PLAフィラメント(黒)

flashforge.shop-pro.jp

3)シリコンチューブ(樽のタイヤ)

www.monotaro.com

4)ピン(樽の軸)

www.monotaro.com

5)ブッシュ(樽の軸受け)

www.monotaro.com

6)インサートナット

www.monotaro.com

 

参考

xtecheng.hatenablog.com

 

どうやって作ったか

Fusion360を使って設計を行いました。なるべくオムニホイールの外形が円に近づくように、18個の樽を等間隔に配置しました。溝のついた3Dプリンタ製のパーツ2つで、樽を挟み込む構造となっています。

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オムニホイールは、原理上地面に1点で接地します。そのため、線で接地する普通のタイヤに比べて滑りやすいので、少しでもグリップ力のある素材を選ぶことが重要です。今回はシリコンチューブを切って使うことにしました。幅の精度を出すために、3Dプリンタで製作したジグを使って切断しました。

 

樽の軸受けには、摺動性の高いPOM(ジュラコンⓇ)のブッシュを使いました。ベアリングを使うことも検討しましたが、特に軽負荷/小型のオムニホイールを自作する際には、サイズ・性能・コスト的に、ブッシュに軍配が上がると思います。

 

3Dプリンタで作った2つのパーツはインサートナット(はんだごてで埋め込むタイプのナット)を使って固定しました。インサートナットを使えば、組み立て・分解が楽になり、見た目もすっきりするのでおすすめです。

 

 
3Dプリンタで作ったパーツ同士をねじ止めすれば完成です。

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最後に

今回はオムニホイールの作り方に絞って記事にしてみました。ロボコンや趣味の工作など、応用範囲は広いと思います。多くの方に届いて、ロボットの性能向上につながれば幸いです。

 

 

<投稿者: さつき @satsuki_eng

去年まで大学でロボコンやロボットの研究をしていた、新米の機電系エンジニアです。趣味として、見た人に「面白い!」と思ってもらえるような、少し変わったロボットを作っています。

https://twitter.com/satsuki_eng

https://twitter.com/i/events/1249293342556311553?s=13