足回りの制作::Raspberry Pi4 + Ubuntu22.04 + ROS2 Humble でロボット作り（ハードウェア編その１）

# 足回りの制作

足回り（クローラー部分と、足関節部分）の制作

## 開発環境
3Dモデルは、Fusion360を使用して（個人非営利無償で利用できます）光造形方式の3Dプリンタと熱溶解積層方式の3Dプリンタを使っています。

## 3Dモデルの作成

![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/51900/d27cfbae-a8cc-c5c3-0707-c16d1a6aeac5.png)

全体のデザインはこんな感じです。

今回は、この足回り部分の設計とかを書いていきます。
※ あまり需要ないかもですが、「こんな感じで作ってるんだなぁ」と思ってもらえれば幸いです。
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/51900/b7fd4e04-f8e7-8ba6-3d95-eab33c86acf2.png)


### クローラー

![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/51900/c9f62cd5-21d7-4535-2743-dffd32161d2e.png)
クローラー部分

![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/51900/e76240e4-d778-9b4e-929c-6025f55f8a78.png)
内部構造

ギアは、タミヤの工作ギアセット（36T/12T）を使っています。

https://www.tamiya.com/japan/products/70240/index.html

また、モーターもタミヤのトルクチューン2モーターを使用しています。

https://www.tamiya.com/japan/products/15484/index.html

※上のギア比だとかなりトルクは出るのですが、速度が出ないため再設計が必要・・・（隠れて見えてないですが、クラウンギア１枚、２段ギア4枚、ファイナルギア１枚使ってます）

モーターをクローラー内部に組み込むことで、ロボットの足として稼働もできるように設計してみました。

![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/51900/ca2eefe3-e6c6-583c-d10a-95b04e7a38f8.png)
ホイールの方はタミヤのものだと小さかったり大きかったりしたので、ドライブスプロケット（写真左）とアイドラーホイール（写真右）、ロードホイール（写真下の３つ）については、3Dプリンタで出力しています。

これらはタミヤの連結式クローラー&スプロケットセットを参考にして、制作してます。

https://www.tamiya.com/japan/products/70237/index.html

※クローラーベルトは、タミヤの上記商品のものを使用

## 足関節

![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/51900/b8b5ecd5-067d-fd4a-3469-2ed0cc6ebdb2.png)
足関節
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/51900/18b96748-eaf4-b733-6b21-bd32c0869d15.png)
内部構造

写真の上の方にあるのは、モータードライバモジュール TB67H450 です。

https://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-14753/

サーボモータは、近藤科学のKRS-2572R2HV ICSとKRS-2552RHV ICS（パーツ取り品）を使用しています。

https://kondo-robot.com/product/03200

https://kondo-robot.com/product/03197

そのまま使用した場合、トルクが足りなかったので、ギアを足してトルクを上げています（２７０度までの可動域は不要だったので支障なし）

## 股関節
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/51900/bfa04888-79f6-365b-5188-f5bdac32e1a7.png)

股関節も近藤科学のKRS-2552RHV ICS（パーツ取り品）を使用しています。

これらの3Dプリントですが、自分の持っている熱溶解積層方式の３Dプリンタではあまりきれいに出力できなかったので、光造形方式の方で出力しています。

ただ、光造形方式の方はレジンを使用するため、強度的には熱溶解積層方式より弱く（タッピングビスで割れたりする）、うまく出力するのが難しかったです。

https://www.amazon.co.jp/Kexcelled-%E3%83%97%E3%83%AA%E3%83%B3%E3%82%BF%E3%83%BC-Washable-%E3%83%A6%E3%83%8B%E3%83%90%E3%83%BC%E3%82%B5%E3%83%AB-%E3%83%97%E3%83%AD%E3%83%88%E3%82%BF%E3%82%A4%E3%83%94%E3%83%B3%E3%82%B0/dp/B09BW3HJSQ?pd_rd_w=uTdPY&content-id=amzn1.sym.ffa79567-93f2-4d3b-84d9-7185846d36f0&pf_rd_p=ffa79567-93f2-4d3b-84d9-7185846d36f0&pf_rd_r=K82E4ZKP4EF40QRTWFXH&pd_rd_wg=PeON6&pd_rd_r=f87be176-02c3-461b-98fc-6e8207cd0d15&pd_rd_i=B09BW3HJSQ&psc=1&ref_=pd_bap_d_grid_rp_0_3_t

自分的には、上記 Kexcelled 3Dプリンター Washable レジンが使いやすかったです。

## 組み立て

基本的には、3Dモデルデータを作って、3Dプリンタで出力して、既存部品（ギア、モーター、サーボなど）を組み込んで、合わなかったりずれたりしたら再度データ作り直して、というのを繰り返します。１発で出来ることってなかなかないですね（汗

![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/51900/97289319-73b6-62c4-6546-4138f7727be2.png)

## はまったこと

電子工作は初心者レベルなので、モータードライバの接続でかなり悩みました。

というのも、繋いで電源つけてもモーターが動かないんですよ。

なんでだろーなんでだろー、と考えてわかったこと。

:::note warn
コンデンサはモータードライバからなるべく近いところにつけましょう。
:::

きっと当たり前なんだと思いますが、ロボットの本体側にコンデンサつけて、１０cmくらいケーブル伸ばして（足回りにケーブル這わせて）モータードライバに接続、モータードライバからモーターはさらに１０cmくらいケーブル伸ばしてました。

で、モータードライバから直にコンデンサつけたらあっさり動いたという。。。
この辺の知識、もっと勉強しなきゃなぁ

というわけで、ハードウェア編書いてみたんですが、あまり有益な情報ない気が（汗

ま、まぁこんな感じで作ってますーということで一つご理解くださいませ。

次は、実際にモータードライバの制御あたりを書いていく予定です。

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