製品のモデリングの勘所～製品は現象と要素の集合体～：1Dモデリングの勘所（44）（4/4 ページ）

「1Dモデリング」に関する連載。連載第44回では「製品のモデリングの勘所」をテーマに、系統的に製品のモデリングを実施する方法を取り上げる。

[大富浩一／日本機械学会設計研究会，MONOist] PC用表示関連情報

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ロボットクリーナーのモデリング

　最後に、ロボットクリーナーのモデリングについて取り上げる。

　ここで、ロボットクリーナーを取り上げる理由は、それがミニ四駆とコードレスクリーナーが合体した製品であるためだ。ただ、実際のロボットクリーナーはさまざまな構造のものが存在し、分解も困難であるため、ここでは教材として売られているロボットクリーナーを対象とした（参考文献［1］）。

　図11に、ロボットクリーナーの構造を示す。

図11　ロボットクリーナーの構造［クリックで拡大］

　本体内部には、バッテリー、モーター、ギア、ファンが内蔵されており、左右の車輪は本体外部に配置されている。ファンの下部には、床面からゴミを吸引するためのスリットが設けられている。

　また、バンパーは正逆反転機構とつながっており、バンパーが障害物に接触した際、あるいはバンパー先端下部に接触部が存在しない場合に、この機構が作動し、進行方向を切り替える。

　図12に、ロボットクリーナーの動作原理を示す。

図12　ロボットクリーナーの原理［クリックで拡大］

　ご覧の通り、1つのバッテリーで、1つのモーターを動かしている。そして、モーターが発生したトルクを、ギアを介して、走行系とクリーナー系に分配している。なお、本稿では正逆反転機構の説明は割愛する。

　図12を基に、これまで取り上げてきたミニ四駆およびコードレスクリーナーの知見を活用して、ロボットクリーナーのモデルを作成すると、図13のようになる。

図13　コードレスクリーナーのモデリング例［クリックで拡大］

　走行系はミニ四駆、クリーナー系はコードレスクリーナーとモデルとしては同じとなる。異なるのは、1つの電源（バッテリー）と1つのモーターを共用しており、モーターからのトルクおよび回転数が、2系統のギアを通じて、一部は走行系へ、一部はクリーナー系へと分配されている点である。すなわち、ギアの構成、走行系およびクリーナー系の負荷によって、各系統へのトルク（電流）が配分される構造となっている。

　図13のモデルをModelica MSLで表現した例を図14に示す。