Robotics
スワーブドライブと独立ステアリング
swerve drive は「各輪が自分のステアと駆動を持ち, 全方向に動ける足回り」. 独立ステアリングとの関係と, 何が違えば swerve と呼ぶか
要点: swerve drive は「全輪を独立にステアして駆動する」足回り. 独立ステアリングのうち, ステア角の範囲が広く (±180° 以上) 全方向移動として制御するものを指す.
定義
| 用語 | 中身 | 主な使われ方 |
|---|---|---|
| 独立ステアリング (4WIS など) | 各輪のステア角を別々に決められる | 自動車・AGV. ステア角は ±90° 以内が多く, 車の延長として扱う |
| swerve drive | 各輪が 1 つのモジュール (ステアモータ + 駆動モータ) で, ステア角を大きく回せる | 競技ロボット (FRC, ロボコン). 全方向移動 (vx, vy, ω を独立に指令) |
ロボット競技の文脈では「独立ステア」と「swerve」はほぼ同じ意味で使われる.
1 輪の指令
機体速度 (vx, vy, ω), 輪の取付位置 (x_i, y_i) から
v_ix = vx - ω y_i
v_iy = vy + ω x_i
ステア角 δ_i = atan2(v_iy, v_ix)
車輪速 v_i = hypot(v_ix, v_iy)- (δ, v) と (δ + π, −v) は同じ動き. 近い方を選べばステアを回す角度が最大 90° で済む
- 機体速度が 0 だと δ が決まらない. 直前の角度を保つ
swerve の作りの種類
| 種類 | 中身 |
|---|---|
| 同軸 (coaxial) | 駆動モータの力をステア軸の中を通して車輪へ. ステアを無限回転させるなら配線にスリップリングが要る |
| 差動 (differential) | 2 個のモータの和でステア, 差で駆動 (またはその逆). どちらのモータも両方に効く |
| ステア角に上限のあるもの | 配線を直に通す. 巻き取りの上限を決め, 越えたら逆向き (δ ± π) に回して戻す |
ステアの 0 点
ステアの位置サーボはステア軸の絶対角が要る. モータ内蔵のエンコーダは電源投入時の位置が 0 になるので, ステア軸にアブソリュートエンコーダを付けるか, 起動時に原点出しをする.
関連
- /docs/robotics/bldc-motor-specs
最終更新: