自作メカナムホイール作成中その1
新しく買った3DプリンターのAdventurer3でメカナムホイールを作っている。以下の画像はFusion360で作成したモデル。
なぜ自作しているかというと、市販のものはサイズとコストが見合ってない（安いが小さいor大きいが高い）と感じたから。あと作ってみたかったから（本音）。
メカナムホイールは4輪駆動で前後左右方向の3自由度移動が可能な車輪のこと。AGV（無人搬送車）とかで使われているイメージ。モデルの白いところ（メインホイールと呼ぶことにする）の回転方向と、黒いところ（サブホイール、一般的には樽？）の回転軸が45度傾いており、力が加わる方向が斜めになっているので、そのような移動が可能になる。
では、どのように設計すればいいのか？（特にサブホイールの曲線）以下の図を見ながら説明する。
メカナムホイールといえど車輪なので、地面と中心軸の距離は変わらない。つまり、半径ｒの円柱を考えたとき、サブホイールはその図形からはみ出すことはないと言える。サブホイールの軸方向に並行で地面と垂直な平面を考えると、円柱の断面図は短軸ｒ長軸ｒ＊√２の楕円になる。つまり、円周とサブホイールの軸の距離をｄとすると、サブホイールは、楕円の短軸の外側から距離ｄまでの楕円曲線を軸回りに回転した、ラグビーボールのような形状になる。
理屈的には距離ｄが小さいほどメカナムホイールとしての精度は良くなる。しかし機械構造的には、サブホイールには軸パーツや軸受けがあったりするので距離ｄには設計的限界がある。また、軸方向の長さで接地する長さが変わり、１輪で必要になるサブホイールの数も変わってくる。それらをどう考えればいいかというと・・・まぁいい感じに設計しよう（怠慢）
面倒なので最初に載せたモデルのアーカイブファイルを添付しておく。気になる人はダウンロードしてみてね。ただし、まだ完成してないし検証もしてないので実際に機能するかは保証しない。参考程度に。
んで、メインホイールとサブホイールを造形してみた。
メインホイール１個目。４時間。サポートさぼったせいで軸受けが崩壊。あんま使い物にならない。
２個目。今度はサポート盛り盛りしたのでキレイに造形できた。
サブホイール（ピンぼけ）。30分。まぁこんなもんでしょ。
造形したところ、条件をしっかりすれば形状的にも強度的にも大丈夫そう。サブホイールの摩擦が皆無っていう問題があるんだけど、弾性のある熱収縮チューブをつけて解決するつもり。
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