20日の勉強会 前編

はじめまして、新入生の三宅です。 
はじめに、西先輩! 昨日は勉強会、ありがとうございました。  
他の先輩方もいろいろとありがとうございました。
 全く知識がなくて、説明するのも噛み砕いて少しづつ教えてくれたのでとてもわかりやすかったです☆
今日は初めて一回生で集まってお昼ごはんを食べました。
そこで、出れなかったけど昨日習ったことを知りたいっ、という子がいたので頑張って打ちます。
昨日習ったことは①自由度 ②歯車 ③リンク ④マイコン です。
では早速①自由度の説明にいきます!!
自由度を知ることは、ロボットに取り付けるモーターの数を考える上で重要です。
『モーターなんて多く乗せちゃえば、Noぷろぶれむっ☆』
なんて、私も最初はそう思ってたのだけれどどうも問題大アリらしい。。。
重さ、とかそんなのものの前に、
もしロボットが故障した時、1つのモーターにつき4つの点検をしなくてはならなくて、
その点検というのもそれぞれに最低でも数時間必要だから、、、うん、大変。
だ・か・ら、自由度はモーターの数を抑えるために必要な知識なのです。
自由度とは剛体(以下これを非対称な剛体として考える)の状態を示す独立の変数です。
そこで分かりやすくするために「状態」を「位置」と「向き」に分けて考えます。
剛体の位置を知るためにはその重心の「位置」を考えます。
ある空間(ここではxyz空間とします)において、
その重心を表すにはx、y、zの、即ち3つのパラメーターが必要です。
また、次に剛体の「向き」を知るためにはx、y、zのそれぞれを軸として何度傾いているかによって得られ、
このことから「向き」においては3つのパラメーターが必要です。
以上のことから、剛体の「状態」は6つのパラメーターで決まることが分かりました。
ではいよいよこの「6」という数字とモーターの数の関係です。
1つのパラメーターの動きをロボットにさせるには1つのモーターが必要です。
だから、もしロボットを上下だけに動かしたいなら1つで十分なのです。
では次!! ②歯車(ギア)  いきますよー☆
ここでは例をもって考えます。
まず、半径がそれぞれa、bの歯車A、Bがきちんとかみ合っているのを想像してください。
そしてそれぞれの力のモーメント(以下これをトルクとします)は順にT、T’だとします。 
すると、歯車Aを回せば当然歯車Bも回ります。
このとき、歯車Aが歯車Bに及ぼす力と、歯車Bが歯車Aに及ぼされる力は等しいので
T/a=T’/b
が成り立ちます。即ちこれはT’=(b/a)Tが成り立つことを意味します。
このことから歯車を組み合わせることにより
回転数:減、トルク:増 もしくは回転数:増、トルク:減
をその時々に合わせて自由自在にできることが分かりました。
しかしここで、先ほどのように、
『いっぱい歯車付けて複雑に見せた方がカッコよくね!?』
みたいなのはだめだそうです。
実際には摩擦などがあるために歯車ひとつを組み合わせるごとに
トルクが約10%減ってしまうらしく、
歯車もモーター同様に必要最低限で!!を念頭に置いておくべきだそうです。
ここでさきほどから、少なく少なく、と言っているからといって10の力で動くものを8で動かそうとしてはだめです!!
もし8か15しかないのなら15を選べということです。
力においては必要な力以上で、ということでした。
以上で昨日の勉強会の①②の報告を終わります。
③④は日曜日担当の工藤さんにお願いしています。
彼女ならもっとわかりやすく説明してくれる、かな??
打ってる私も疲れてしまい、よく分からなくなってきました。。。
え、ここ、なんか間違ったこと書いてない!?、という先輩方、訂正お願いします。
こんな稚拙な文章で分かるか!!、という新入生の人、詳しく先輩に教えてもらってください。
それでは長々とありがとうございました。

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