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momonGa-6。メカニズム(1)

SPEC2014まで1週間をきりました。まだまだデバック中のmomonGa-6。ですが、7月26日神奈川大学様キャンパスをお借りして自律制御昇降のテストをしてきましたのでその映像とともに6号機に搭載の新機構を紹介します。まずは下の2つの動画をご覧ください。

「test-1」

「test-2」


違い分かります? ビミョー過ぎてほとんど変わらないので解説します(苦笑)。

今回の6号機の駆動部には新機能としてクラッチ機構を取り入れました。これは5号機で発生したスタート時の不具合(コチラの記事中動画(最初の15秒間))を改善するために折り込んだ機能です。

SPECに参加される多くのクライマー同様、momonGa-5号機(6号機も)。も駆動動力としてDCブラシレスモータを採用しています。このモータ、小さくてパワーが出るのですが、初動時に入力信号とモータ実体が同期するまで動作が安定しません。機体が軽量の場合はあまり影響を受けないのですが、ウチのモモンガはちょっとデブっちょさんなのでスタート時にモータが同期するまで”ククッ”と鳴きながら昇らない挙動をみせます。

そこで始動時にモータと負荷(機体重量)が縁切りできるように駆動ローラとの間にクラッチ機構を設けました。
構造は違いますがマニュアル自動車のそれと同じ働きをします。つまり始動時にモータを空運転させ安定動作領域にさせてからクラッチにて徐々に負荷をかけていくことでスムースなスタートを実現しています。

で、2つの動画に戻って、「test-1」はクラッチ機能OFF(直結状態)での昇降、「test-2」はクラッチ機能ONの昇降テストした動画です。最初の”ククッ”ていう鳴き動作に違いがでているのが分かると思います。

大仰に書いてこれだけの違い?って感じた方、なかなか良いセンスしてるかも(笑)。
momonGaシリーズは”仕事をする”クライマーがコンセプトなので、この状態からさまざまな計測器等ペイロードを積載します。その際に効果がでるのかな、と思います。

実はこの機構、私のワガママ設計で結構時間とお金かけちゃってチームメンバーに迷惑かけちゃってます。
しかも微妙な調整が必要でまだデバック中。。。
間に合うか?乞うご期待!!


Q&Aのコーナー

このブログを見て下さっている方から質問をいただきました。(yushiさん、ありがとうございます)

Q.「タイヤの直径と材質はどのようなものを使っているのですか? 」
A.「momonGa-6。の駆動ローラは直径Φ75mm、表面材質はウレタン(硬度90度)です」

と、書くと少々語弊があるのでちょっと説明を。
みなさんがもしクライマー設計するとしたらまず、”○○をするためのクライマーを作ろう!”から始まるかと思います。競技会出場や上空風景撮影、なんでも構いません。これを要求仕様と呼び、チーム奥澤も開発会議でまずこれを決めます。
momonGaシリーズの要求仕様は(おおざっぱに言うと)”いい仕事をするクライマー”です。そこからクライマーに必要な要素、機構、制御が求められ設計がスタートします。

さて話を戻して本題。
「タイヤ(ローラ)直径はスピードと必要伝達力によって決めました」
 momonGa-6。が使っているモータはROXXY製のDOMINATOR CA88-19(kv220,max50V,80A)で要求仕様より少々スピードを抑えたトルクフルな駆動部となりました。グリップ(摩擦)力による伝達機構を採用していますのでテザー(軌道ベルト)と触れる<タイヤ>の接触面積が大きい方が有利に働きますが、(対向式)ローラ形状ではテザーと線(点)でしか接触しません。そこでまずモータ出力を大きな接触面積(大径ローラ)で形状に自由度のある動力伝達ベルトに伝え、平らにしたベルトをテザーに沿って接触させる2段階方式で動力を伝達しています。
 と、ちょっと特殊なのでおそらくご質問で(機能として本当に)知りたい答えに直接お答えする部分を持っていないのがmomonGa-6。の駆動系機構です。すみません。

「タイヤ(ローラ)材質は経験値から決めました。ちょっと適当(苦笑)」
ローラ伝達能力向上の為、大径化に加え接触部の摩擦(係数)力を上げるためローラ(アルミ)の表面にウレタン処理をしました。当然アルミ材より消耗しますし、摩擦係数は相手材料とも密接に関係するのでこれがベストではありません。
私たちが選定した理由は、要求仕様に対し、
・過去機の実績、特に同じ機構を持つ5号機で有効であった事。
・前述の様にローラをテザーに直接当てていない(耐久性など状態が管理しやすい)こと。
でしょうか。

私たちもまだまだ途中です。みなさんと情報交換できたらいいですね。
ではでは

momonGa。番付 !

宇宙エレベータークライマーに必要な要素は何でしょう?

 大前提として宇宙エレベーターは荷物(や人)を運ぶ輸送機です。現在宇宙空間へ荷物を運ぶ場合ロケット(昔はスペースシャトル)を使って輸送しますが、打ち上げ総重量に対して運べる荷物の重さは1~4%程度。宇宙エレベーターは~50%を目論んで構想されそれが新たな輸送機関としてのアドバンテージでしょうか。
 チーム奥澤のクライマー実験機も荷物(ペイロードと呼びます)を運べる”仕事をする”クライマーを念頭において開発しています。重い自分自身を運ぶためにエネルギーを消費するのは本末転倒。つまりクライマー自身は軽量なのが理想です。

じゃあ実際に作った「momonGa-6。」はどうなの?ってことでクライマー駆動部の各ユニットの重量を紹介!

続きを読む

想像のナナメ上をゆくクライマー!

タイトルはなんとなく下の写真から。

7月6日今日、神奈川大学様にて開催された試走会に「momonGa-6。」を持ち込んで20m昇降テストをしてきました。
昨日も東京泉岳寺にあるMCEA様の会議室をお借りしてギリギリまで調整をし、なんとか手動操作レベルまでこぎつけました。結果は来場された方々のみのヒミツ。。。じゃなくて動画そのうちアップしますね。

momonGa6-20140706-1
今年のモモンガ、ちょっと斜に構えてます!
(まだ全ユニット取り付いてないけどね)

ボツネタ (momonGa-6。)

 宇宙エレベーターのクライマーに決まった形や仕組みは(まだ)無いので実験機開発途中には「ボツ」になってしまうアイデアや設計があります。今回は「momonGa-6。」で日の目を見なかったボツネタを紹介します。

「自転車用内装3段減速機」
mon6-break(ng)
 ママチャリなどの後輪ハブに使われている減速機です。宇宙エレベーター構想に掲げられているコンセプトのひとつ、”既存の技術で”を忠実に守り(?)、これをクライマー駆動ローラに転用しようと設計を進めました。
これはMAX/MIN変速比186%で内装式なので停止時でも変速可能、しかもこの形状だからハブ部分にウレタンでも巻けば即転用できるのでは、と目論んでいました。

 しかし、甘かった。。。テスト用に現物入手して試したところ、ボツ行きとなりました。
ボツになる理由は納期や価格、重量など様々だと思いますが、コイツは・・”後退ができない”・・です。
今考えればあたりまえですが自転車って後退無いんだよね。。。中でラチェットが外れフリーになってしまいそのまま転用と言うわけにはいきませんでした。(結局、必要機能にしぼって自作しました)

こういう基礎的なところでヤラかしちゃうのも開発の醍醐味(苦笑)。



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