シリアルリンク 2足歩行ロボットの製作6 ー 歯車検討 ー
お父ちゃん
2025.7.16
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前回はブラシレスモータを用いた4自由度 シリアルリンク機構の２足歩行ロボットの歩行動作の再検証し、正弦波による周期動作を確認しました。
目次
歯車が壊れる
このロボットの検証をする際にモータの歯車が欠けて壊れることがたびたびありました。
歯車はPLAフィラメントで3Dプリントしています。
いずれも膝の歯車が壊れており、膝は上からも下からも負荷がかかり
シリアルリンクの構造上回転量も多くなるので壊れやすいのでしょう。
ここ数か月で4, 5回壊れて交換しています。
歯車強化検討
ここでは歯車の強化を目指して、素材や3Dプリント方法の検討をします。
0.2mm ノズル
歯車が小さいので、印刷の精度を上げることで強化につながるのではないかと考えました。
早速 0.2mmノズル購入
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現在使用している3Dプリンタ Bambu Lab A1 mini にはデフォルトで0.4mmノズルがついていました。
今回はじめて0.2mmノズルを使用します。
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0.2mmノズルに交換してPLAフィラメントで印刷してみました。
0.4mmノズルでのプリント品とくらべ密に成形できているように見えます。
Bambu Lab A1 miniは簡単にノズル交換ができて、印刷もスライサーソフト Bambu Studioに登録されいている0.2㎜ノズル用の設定をそのまま使用して実施しました。
積層ピッチも0.1mmで高さ方向も密な印刷がされています (0.4mmノズル時は積層ピッチ0.2mm)。
PETGフィラメント
さらに素材についてChatGPTに聞いてみました。
PETGが強度あるとのことで、購入してみました。
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0.2mmノズルで印刷しました (Bambu StudioのPETGデフォルト設定で)。
PETGフィラメントでも特に問題なくPLAと同じような感覚で印刷できました。
仕上がりもきれいです。
強度比較
一番負担のかかる膝のモータギアを左右それぞれ0.2mmノズルで印刷したPLAギアとPETGギアにしてしばらく強化比較します。
新規ひざギアで元気に歩行
まだ壊れないわ https://t.co/XiITwyi3ge pic.twitter.com/UOS1UTyZMt
— HomeMadeGarbage (@H0meMadeGarbage) July 12, 2025
壊れず毎日元気に歩いとる
今日も元気だわ
家狭いねぇ pic.twitter.com/tQyfalrc7c— HomeMadeGarbage (@H0meMadeGarbage) July 15, 2025
負荷を上げるために姿勢を高くして、歩行周期も早くしてみた。
姿勢高くして周期も上げてすり足歩行 pic.twitter.com/ZoNshQyQr8
— HomeMadeGarbage (@H0meMadeGarbage) July 16, 2025
一週間近く強度試験実施していますが、今のところ壊れていません。
引き続き検証進めますが、0.2mmノズルによる密な印刷が効いたようです。
おわりに
ここではモータの3Dプリント歯車の強度向上を目指して検討をいたしました。
明確な結論にはまだ至っていませんが、0.2mmノズルによる印刷が強度増加に聞いているように感じます。
素材はPLAとPETGで比較していますが、一般的には負荷のかかる歯車にはPETGが最適のようです。
以後、歩行動作の検討とあわせて歯車の強度比較検証も引き続き行っていこうと思います。
ほな
追記
ついに歯車が壊れた (25/7/22)
PETGのほうのヒザ歯車が欠けて壊れました。。。
おそらくPLAよりPETGのほうが脆いというわけではなく、構造的に弊ロボのヒザにはかなりの負荷がかかるので樹脂系の3DPギアでは厳しいという結論でしょう。
さてどうしたもんかね。
