魔改造マシン:STELA
M田製作所のエンジニアたちによって魔改造された脚立、STELA。石碑(英語:Stela)のような堂々とした姿でありながら、星(ラテン語:Stella)のように速く駆け抜ける、世界最速の滑る脚立(SkaTE LAdder)。スライダクランク機構とY字リンクで脚立を開閉、開閉時のタイヤ角度が変化することによる摩擦を推進力に変換し高速走行を実現している。
STELAとは?
① 制御基板
1.5ヶ月という超短期勝負を見据え、「本番で絶対に動く」をコンセプトとした、シンプルな回路を開発。万が一無線通信が途切れても動くように通信を二重化、万全を期している。
大電流モーターを動かすため、パターンはハンダ盛り盛り。ロボコン系にはお馴染みの光景。
② 駆動機構
駆動源として電動スクーター用のモーターを採用。さらにギアでトルクを4倍にUP。
モーターの回転動作をスライダークランクリンクで直動の上下反復動作に変換し左右の脚立と連結することで開閉の動作を実現。
リモコン
muRataのmをベースデザインにボタンを配置、基板の配置も考慮しながら握りやすい形状へと落とし込むことで、愛くるしい外観と持ちやすさ、高い操作性を実現。もちろん通信性能も文句なし。
③ ステアリング機構
タイヤを引っ張るバネの向きを左右に振ることによりステアリング操作を実現。
サーボモータのトルク増加とバネの左右方向の移動距離を確保するため、減速機を導入。さらに、トルクを左右のみに伝達させるため上下押さえを設置、随所に技巧を凝らしている。
④ タイヤ+グリップ
脚立を加速させるためのポイントは、タイヤが横滑りせず、M sinθ/mL* を最大化させること。
Mを大きく:ばね定数の大きなばねを最終的には2本掛け、かつ許容変位以上に伸ばして使用し、ばねによる回転モーメントを最大化。
Lを小さく=タイヤの横滑り防止:タイヤ浮きを抑制するため、タイヤ取付位置を最適化、前輪にはサスペンション機構も導入。
またタイヤ自体も、開閉動作で接地面積の変わらない形状や滑らない材質のものを選定、さらに走行時は滑り止めスプレーを塗布し、摩擦を最大限まで高めている。
* 導出した運動方程式の一部。M:はねによる回転モーメント θ:タイヤの振れ角 m:機体質量 L:回転中心-接地点距離