次のロボット工学プロジェクトに最適な 3D プリント ドライブの選択

この比較では、3D プリントされたサイクロイド ドライブ、遊星ギアボックス、ベルト ドライブのどれが優れているかを学びます。いくつかのカテゴリーでそれらを比較し、効率やトルク出力を測定し、精度やバックラッシュを測定し、耐久性を確認します。また、価格、サイズ、重さ、作り方の簡単さなどの点でも比較していきます。 

次のビデオを見るか、以下のチュートリアルを読むことができます。

概要

なぜこの比較なのでしょうか？主な目標は、ロボットのジョイントとしてどの駆動装置または減速機がより適切な選択であるかを理解することです。次の期間では、いくつかのロボット アームを設計して作成する予定です。そのため、この比較結果をもとに、私、そして最終的には皆さんが、ロボット アームの設計に最適な駆動装置または減速機を選択できるようになります。 

私のチャンネルには、サイクロイド ドライブと遊星ギアボックスとは何か、どのように機能するか、またそれらの設計方法を詳しく説明した専用のビデオがすでにあります。そのため、詳細については、それらのビデオをチェックすることをお勧めします。 

この比較記事では、ドライバーの設計を定義する主要な入力パラメーターのみを見ていきます。 

デザイン

サイクロイド ドライブ

まずはサイクロイド駆動から始めます。サイクロイド ドライブを設計する場合、主な入力パラメーターは、もちろん達成したい減速比と、使用するローラーのタイプまたはサイズです。

このビルドでは、ローラーとして内径 6mm、外径 10mm のブッシュを使用することにしました。

これらのブッシングは、以前のビルドで使用した外径 8 mm のブッシングよりもはるかに滑らかなので、これらを使用してサイクロイド ドライブのパフォーマンスを向上できるかどうかを確認したいと思いました。ただし、ローラーのサイズがサイクロイド ディスクとドライブ全体のサイズを直接定義するため、これらの 10mm ブッシュには代償が伴います。 

次に、このビデオのスポンサーでもある Onshape を使用してサイクロイド ドライブを簡単に設計する方法を紹介します。 Onshape はプロフェッショナル グレードの CAD および PDM システムであり、現在、エンジニアとその会社にプロフェッショナル バージョンを最大 6 か月間無料で提供しています。

Onshape のカスタム ビルド Cycloidal Drive FeatureScripts ライブラリを使用すると、サイクロイド ディスクを生成するのは非常に簡単です。

パラメータを入力するだけです。ディスクの歯数、偏心、および外側のピンまたはリングギアのローラーと内側のピンまたは出力シャフトのローラーの両方のローラーまたはピンの直径。これらの値を入力すると、3D モデルだけでなく他のパラメータも更新されます。これらのパラメータは追跡し、必要に応じて後で修正する必要があります。円の直径はディスク全体の寸法であり、目標は、固定入力パラメータ、ピンの数とその寸法に従ってできるだけ小さくすることです。 

サイクロイド ディスクはドライブの最も重要な部分であり、残りの部品はそれを中心に設計されています。

もちろん、モーターの種類、入力シャフトの駆動方法、使用可能なベアリングの種類、ギアボックス自体の用途など、ドライブの全体的な設計に寄与する入力パラメーターは他にも多数あります。

遊星ギアボックス

遊星歯車装置を見てみましょう。これは実際には、遊星ギアボックスの設計方法を詳しく説明した以前のビデオと同じ設計です。これは 2 ステージの遊星ギアボックスで、各ステージで 4:1 の減速が行われ、合計 16:1 の比率になります。

パフォーマンスを向上させるために、ここでは遊星ギアにブッシュの代わりにボール ベアリングを使用しています。各遊星歯車には 2 つのボール ベアリングが組み込まれているため、歯車を所定の位置に簡単にロックでき、歯車はヘリカルであるため発生する軸方向の力を受け入れることができます。

ベルトドライブ

次にベルトドライブを見てみましょう。ここでも同じ 16:1 の減速比が必要ですが、これを 4:1 の比率の 2 段階で簡単に実現できます。

GT2 ベルトを使用することにしたのは、最も人気があり入手可能なベルトであり、バックラッシュの点で優れた性能を発揮するためです。ほとんどすべての 3D プリンターはこのタイプのベルトを使用します。幅 10 mm の 226 mm クローズド ループ GT2 ベルトを 2 本入手しました。

これらのベルトが機能するには、適切な GT2 プーリーが必要です。繰り返しになりますが、Onshape でカスタム構築された FeatureScript ライブラリを使用すると、GT2 プーリーを簡単に生成できます。

ここでは、GT2 ベルトのタイプ (3M か 2M)、またはピッチ 3 mm か 2mm を選択し、プーリーの歯数を入力するだけです。 

入力プーリーの歯数を 20、出力プーリーの歯数を 80 に設定しました。歯数 80 の第 1 ステージの出力プーリーは、第 2 ステージの歯数 20 の入力プーリーであり、2 つのボール ベアリング上にあります。

シャフトは 6 mm の 3D プリントシャフトで、強度を高めるために M4 ボルトが貫通しています。第 2 ステージの出力プーリーは、2 つのボール ベアリングでサポートされています。1 つはモーター入力シャフトで、もう 1 つはハウジングで行われます。

3D モデル

3D モデルを表示して探索します。

サイクロイド ドライブ:https://bit.ly/3RsTa6g

ベルトドライブ:https://bit.ly/3DZGIb7

遊星ギアボックス:https://bit.ly/3XGtTsZ

このセクションはまだ作成中です。 STL ファイルは間もなく利用可能になります。

3D プリント

すべてのパーツの印刷には Creality K2 Plus 3D プリンターを使用しました。 3D プリントの場合、水平拡張機能を使用することが不可欠です。新しい Creality Print スライサーでは、X-Y 輪郭補正および X-Y 穴補正と呼ばれるようになりました。

これらの設定をデフォルトのままにした場合、プリントの寸法はおそらく CAD モデルとまったく同じにはならないでしょう。これは 3D プリント時のフィラメントの膨張が原因です。通常、穴は小さくなり、輪郭は大きくなります。

これら 2 つの設定にどのような値を使用するかが重要な問題です。これらの値は、製造しているドライブの精度やパフォーマンスに直接影響するからです。実際には、パーツの目的に応じて、各パーツに異なる値を使用しました。

たとえば、サイクロイド ディスクを 3D プリントする場合、X-Y 穴補正に 0.12 mm、輪郭に -0.15 mm の値を使用しました。このようにして、出力ローラーを挿入するための穴を正しい寸法で取得し、リング ギア ローラーに適合させるためにより小さくする必要があるディスクの輪郭も取得しました。

各パーツに使用したすべての値のリストを作成しました。水平方向の拡張または X-Y 補正値のリスト:

パート 輪郭補正 穴補正 サイクロイド ドライブ サイクロイドディスク-0.15mm
-0.20mm ルーズフィット用0.10mm
緩めのフィットのための 0.15mm 偏心ベアリング 0.07mm0.03 シャフトカプラー 0.07mm0mm遊星ギアボックス リングギヤ/ハウジング0mm
-0.10mm (緩めの場合)0.05mm遊星歯車0mm
-0.05mm ルーズフィット用0.05mmキャリア/出力0.07mm – 出力ベアリングとのフィット性を高めるため0.05mmベルトドライブ GT2プーリー-0.05mm0.05mm

3D プリント時にこれらの値を試すことができますが、3D プリンターによっては異なる値が必要になる場合があります。これらの値を正しく取得するには、異なる値を使用していくつかのテスト印刷を実行する必要があります。後の比較テストで、これらの値の調整がドライブのパフォーマンスにどのような影響を与えるかを確認します。

ところで、この素晴らしい 3D プリンターを提供してくれた Creality に感謝します。 Creality K2 Plus は、実際、私がこれまで使用した中で最高の 3D プリンターの 1 つです。 Creality K2 Plus の詳細なレビューをご覧ください。また、Creality USA ストアでもチェックしてください。 Creality EU ストア; アマゾン。

ドライブの組み立て

わかりました。3 つの減速機を組み立てるのに必要な 3D プリントされたパーツとその他のコンポーネントはすべてここにあります。

お気づきのとおり、ベルト ドライブの部品点数は最も少ないのに対し、サイクロイド ドライブの場合はピンやブッシュなど、かなり多くの部品が必要になります。遊星ギアボックスはその中間に位置します。

部品表

ブッシング、ベルト、ベアリング、ボルトとナットなど、これらのドライブに必要なすべてのコンポーネントの完全なリストは次のとおりです。

コンポーネント 数量 購入リンク サイクロイド ドライブ ピン D-6mm、L-30mm 16アマゾン | AliExpress ピン D-6mm、L-24mm/25mm6アマゾン | AliExpress ブッシュ ID6mm OD10mm L16mm または 2xL8mm22Amazon | AliExpress ボールベアリング 35x47x7 68071アマゾン  | アリエクスプレス ボールベアリング 17x26x5mm 68033Amazon | アリエクスプレス ボールベアリング 12x21x5mm 68011アマゾン  | アリエクスプレス M3x10mm 皿穴
M3×10mm4
6アマゾン  | アリエクスプレス 遊星ギアボックス ピン D-6mm、L-226アマゾン | AliExpress ボールベアリング 35x47x7 68071アマゾン  | アリエクスプレス ボールベアリング 15x24x5 68022アマゾン  | アリエクスプレス ボールベアリング 6x13x5mm 68612アマゾン  | アリエクスプレス M3×10mm
M3x10mm 皿穴6
4アマゾン  | アリエクスプレス ベルトドライブ GT2 ベルト 226mm2アマゾン  | アリエクスプレス ボールベアリング 35x47x7 68071アマゾン  | アリエクスプレス ボールベアリング 15x24x5 68021アマゾン  | アリエクスプレス ボールベアリング 6x13x5mm 6862アマゾン  | アリエクスプレス M3×10mm
M3x8mm
M3x16mm 皿穴
M3x25mm 皿穴4
4
2
2アマゾン  | アリエクスプレス その他 M3 イモネジアマゾン  | アリエクスプレス M3 / M4 ナットアマゾン  | アリエクスプレス

ここで、これらのドライブの組み立てプロセスを簡単に説明します。

ベルト ドライブ アセンブリ

ベルト ドライブを組み立てるには、まずハウジングのボール ベアリングを通して最終出力プーリーを所定の位置に挿入する必要があります。

次に、最初の入力プーリーが挿入される出力プーリーの内側にボール ベアリングを取り付ける必要があります。この入力プーリーはまずステッピング モーターに固定する必要があります。そのために、M3 ナットを挿入するためのスロットを 2 つ作り、M3 グラブ ネジを使用してプーリーを所定の位置にしっかりと固定できます。

プーリーはステッピング モーターから 2mm 上にある必要があります。 

ステッパーを挿入する前に、2 本のベルトを挿入する必要があります。

次に、M3 ボルトを使用してステッパーをハウジングに固定します。ドライブをできるだけコンパクトにしたかったので、これらのボルトを固定するには細いペンチが必要でした。

決して便利ではありませんが、最高のパフォーマンスを引き出すためにできるだけ頑丈にするという目標もありました。 

次に、中間プーリーを挿入し、2 本のベルトを巻き付けます。このプーリーは、間に小さな距離リングを挟んで 2 つのボール ベアリングを収容します。

次に、プーリーのシャフトを挿入します。これは 3D プリントされた 6 mm 中空シャフトで、M4 ボルトで補強されます。

たとえば、ここでは代わりに M6 ボルトだけを使用することもできますが、その場合、M6 ボルトの外径は約 5.8 mm であるため、それほどしっかりとした接続は得られません。3D プリントされたシャフトを使用すると、正確に 6 mm または 5.95 mm でベアリングに完全に貫通することができます。  

底面には、ボール ベアリングが置かれる距離リングを挿入する必要があります。

次に、ベルトを伸ばし、シャフトをベアリングに通してハウジングの反対側まで挿入します。次に、M4 ボルトをそこに挿入し、M4 ナットですべてを所定の位置に固定します。以上で、ベルトドライブは完成し、動作します。

ベルトはかなりきつめですが、コントロールとパフォーマンスを向上させるには、ベルトにテンショナーを追加する必要があります。外径 13 mm のボール ベアリングを使用してベルト テンショナーを作成し、M3 ボルトとナットを使用して小さなブラケットに取り付けました。

このブラケットをベルトに押し付けてベルトに張力を与え、ボルトを締めます。これは非常に単純なメカニズムであり、適切に機能します。 

最後に、M3 ボルトとナットを使用してドライブのカバーを固定し、出力シャフトに何かを取り付けるためのネジ付きインサートを出力シャフトに追加します。

以上でベルトドライブが完了し、出力軸を手で動かしてみると一見ガタが無いように感じられます。

サイクロイド ドライブ

次に、サイクロイドドライブのビルドを見てみましょう。先ほども述べたように、サイクロイド ドライブと遊星ギアボックスの作り方の詳細なビデオはすでに公開されているので、ここではそれらについて少しだけ説明します。 

サイクロイド ドライブを組み立てるときに、すべてのルールに従い、位相を 180 度ずらして配置し、すべての寸法を再確認したにもかかわらず、2 番目のディスクを所定の位置に挿入できないという問題が発生しました。

そこで問題は減速比にあることに気づきました。サイクロイド ドライブが適切に動作するには、比率が奇数である必要があります。以前のビデオで、すでに 3 つの異なる設計のサイクロイド ドライブを作成しましたが、その減速比が偶然奇数であったため、2 つのサイクロイド ディスクで適切に動作するサイクロイド ドライブを作成するには、ディスク上の歯またはローブの数が奇数である必要があるという事実を見落としていました。

以前のデザイン記事は以下からご確認いただけます。

• サイクロイドドライバーとは何ですか?設計、3D プリント、テスト
• CNC 機械加工と 3D プリントによるサイクロイド ドライブ – 設計とテスト
• ハーモニックドライブとサイクロイドドライブ – トルク、バックラッシュ、摩耗テスト

減速比が奇数であるため、歯数を 15 に、リング ギア ローラーの数を 16 に変更し、ハウジングとディスクを再印刷する必要がありました。

これで、2 つのサイクロイド ディスクを適切に取り付け、組み立て全体を完了することができました。

バックラッシュテスト

さて、これで 3 つのドライブの準備ができました。比較テストを見てみましょう。

まずは精度やバックラッシュのテストから始めます。

遊星ギアボックス

まずは遊星ギアボックスです。ここでは再現性をテストしていますが、良好な結果が得られています。バーは 20cm の距離で 1/100 mm 以内に元の位置に戻ります。

しかし、当然ながら力を加えるとガタつきが顕著になります。その距離でバーは数ミリ上下に動きます。手で動かすと出力に抵抗なく遊びが出る感じです。 

バックラッシュを典型的な単位である分角で表現するには、次のことを行う必要があります。ギアボックスの公称トルク能力の約 1～2% の負荷を加えながら、両方向の変位を測定する必要があります。

ギヤボックスのトルクを測定したところ、10cmの距離で最大32N程度の測定結果が出たので、バックラッシを測定する場合は0.5N程度の荷重をかける必要があると思いますが、20cmの距離で2Nにしてみます。この荷重により、一方向に約 2.9 mm、反対方向に 0.75 mm の変位が発生しました。 

これらの測定値をバックラッシュ単位である分弧で表すには、まず変位角アルファを計算します。

簡単な三角法の助けを借りてこれを行うと、角度は約 1 度になることがわかります。 1 分角は 1/60 度です。つまり、この 3D プリントされた遊星ギアボックスのバックラッシュは約 60 分角になります。  

それが測定とバックラッシュの計算の正しい方法であるかどうかをご存知の場合は、コメントでお知らせください。 100% 正しくない場合でも、同じ方法を使用して各ドライブのバックラッシュを表現し、最終的に比較可能な結果が得られるようにします。

先ほども述べたように、歯の噛み合いの強弱に応じて、ギアボックスは異なる結果をもたらすはずです。そして、これがその確認です。最初のテストでは、ギアボックスのリング ギアは -0.15 mm の水平方向の拡張で印刷され、遊星ギアは -0.05 mm で印刷されました。

今度はリングギアを横方向の広がりを0mmにして交換し、よりしっかりとフィットしました。現在、ギアボックスは約 50 分角のバックラッシュを示しています。

これは結果が 15% 向上したことになり、ギアボックスの遊びが少なくなったことが手で感じられるほどです。 

バックラッシュをさらに改善するために、遊星歯車の水平方向の広がりも 0mm でプリントしました。また、約 30 分角というより良い結果が得られました。

そこで、ギアボックスのバックラッシュを当初の 60 分角から 30 分角に改善しました。

ただし、設計プロセス自体で、Onshape のカスタム FeatureScript を使用してギアを生成するときに、ギアに 0.1 mm のバックラッシュまたはオフセットを追加したことに注意してください。

だからこそ、すべて水平方向の伸びが 0mm で印刷でき、適切に組み立てることができ、良好な結果が得られます。つまり、ギアを生成するときにバックラッシュをさらに大きくして 0.1 mm のオフセットを取り除くことができますが、それを行うと、ギアをまったく組み立てることができなくなるか、組み立てることはできるかもしれませんが、効率が低下したり、完全に動かなくなったりする可能性があると思います。この動作は、効率またはトルクのテストで少し確認します。

サイクロイド ドライブ

それにもかかわらず、ここでサイクロイドディスクのバックラッシ性能を見てみましょう。  再現性の点では、より悪い結果が示されました。バーは 1/10 mm 以内のさまざまなポイントで戻りました。

バックラッシュについては、60分角程度の値を計算しました。これは遊星歯車装置の最悪の場合と同じです。ただ、ここで手で動かすと、ガタがあるという感じではなく、すぐに抵抗がありました。

このテストでは、サイクロイド ディスクは水平方向に -0.15 mm 伸びるように印刷されており、組み立てるときは実際には非常にきつめでした。そこで、-0.2mm の水平拡張と +0.2mm の穴拡張で印刷してみました。サイクロイド ディスクの 6 つの出力穴の精度もドライブのパフォーマンスに寄与するためです。

したがって、ディスクの嵌合が緩い場合、結果ははるかに悪くなり、約 150 分角になり、手で動かすとシャフトに遊びが生じました。

ベルトドライブ

さて、次にベルトドライブのパフォーマンスを見てみましょう。再現性は20cmの距離で1/100mm以内とかなり良好のようです。しかし、オーバーシュートのようなものがあることにも気づくことができます。バーは 0.04 mm まで上がり、0.03 に戻ります。

バックラッシュをテストしたとき、約 45 分角の値を計算しました。

これは他の 2 つのドライブに比べて良い結果ですが、ここではベルト ドライブを使用することでベルトの張力を制御できる可能性があり、それによってバックラッシュが改善される可能性があります。

ベルトをもう少し張ったところ、バックラッシュは約 25 分角まで減少しました。

したがって、バックラッシュの点では、ベルト ドライブが 3 つのドライブの中で最良の結果をもたらしました。

トルク/効率テスト

サイクロイド ドライブ

さて、効率またはトルク出力を比較してみましょう。まずはサイクロイド駆動から始めます。 10cm の距離で約 16N の測定値が得られました。つまり、約 160Ncm のトルクになります。

ドライブなしでステッピング モーターが示したトルク (約 18Ncm) と比較すると、約 9 倍のトルク増加になります。

これはドライブの効率がわずか約 60% と低いことになります。このドライブの減速比は 15:1 で、理想的な条件では 15 倍のトルク増加が得られるはずですが、その約 60% が得られました。それは、ドライブ内で多くの摩擦が起こっているか、サイクロイドディスクの取り付けが非常にきついため抵抗が大きいためだと思われます。 

これを、より緩めにフィットしたサイクロイド ディスクと比較すると、約 18N、つまり 180Ncm という測定値が得られました。

これは効率が 10% 向上したようなものですが、それでも素晴らしいというわけではなく、約 66% の効率にすぎません。それに加えて、緩いサイクロイドディスクによるバックラッシュは非常に大きく、精密な作業にはまったく使用できませんでした。

遊星ギアボックス

遊星ギアボックスの効率を見てみましょう。 10cm の距離で、約 36N の測定値が得られました。つまり、約 350Ncm のトルクになります。

この結果にはちょっと驚きました。なぜなら、ドライブなしでステッピング モーターが示したトルク (この場合は約 23Ncm) と比較すると、約 15 倍のトルク増加だからです。このギアボックスの減速比は 16:1 なので、効率は約 90 ～ 95% になります。ただし、このテストは緩い嵌合のギアで行われたため、手で動かすとシャフトにわずかな遊びが生じました。 

ただし、ここに私がテストした他の 2 つのケースがあります。歯車の噛み合いがより緊密になっています。

0mm の水平拡張で 3D プリントされたリングギアで約 310Ncm のトルク出力が得られました。これは約 84% の効率に相当します。

さらに、ギアのフィット感がさらに強化され、すべての遊星ギアが 0mm の水平方向の拡張で 3D プリントされ、約 290Ncm のトルク出力、つまり 78% の効率を実現します。それでも、3D プリントされたギアボックスとしては非常に良い結果が得られました。

ベルトドライブ

最後に、ベルトドライブの効率を見てみましょう。

ベルトを少し緩めて行ったこの最初のテストでは、約 260Ncm という測定値が得られました。これは、ドライブなしのこのステッパーのトルクが約 23Ncm だったため、効率は約 70% です。  ただし、この場合の問題は、ステッパー自体ではなく、第 2 段の小さな入力プーリーでベルトが飛んでいたことでした。

ベルトの張力が良くなると、出力トルクは約 360Ncm になり、効率は約 95 ～ 97% になります。

それは本当に印象深いですね。ベルト ドライブは最も効率的なドライブであり、バックラッシュの点でも最高のパフォーマンスを発揮することが判明しました。

しかし、どの 3D プリント ドライブが最適であるか結論を下す前に、さらにいくつかの比較を見てみましょう。

耐久性テスト

ドライブにある程度の重量をかけて長時間稼働させ、耐久性テストを試みました。

DCモーターを重りとして使用し、回転方向を急変させてドライブに負荷を与えるようにしました。 

約 2 時間後、サイクロイド駆動が故障しました。もう荷物を動かすことはできませんでした。ベルトドライブと遊星ギアボックスは同じ動きをさらに 8 時間続けましたが、まったく問題ありませんでした。この耐久性テストの後、再度ガタつきをテストしました。 

サイクロイド駆動は完全に精度を失いました。 20cmの距離で10mmほどの遊びがありました。

また、遊星ギアボックスにより、以前は存在しなかった出力シャフトに遊びが生じました。今回の耐久テストでは最もフィット感の高いギアを使用しました。バックラッシュ単位では、試験前は約 30 分角でしたが、試験後は 60 分角になりました。 

そしてベルトドライブですが、耐久テスト後は約35分弧のバックラッシュが発生し、テスト前は約25分弧のバックラッシュがありました。 

ドライブを開けて、内部で何が起こっているのか、精度低下の原因は何なのかを確認しました。

サイクロイド駆動では、サイクロイド ディスクに顕著な摩耗の跡がありました。サイクロイド ディスク プロファイルとディスクの出力穴の両方に。したがって、PLA ディスクが変形すると、ドライブの精度が大幅に低下します。 

遊星ギアボックスには、大きな摩耗や変形は見られませんでした。

おそらく非常に小さな変形や磨耗があり、おそらく 3D プリント時に現れる縫い目の気泡の磨耗が考えられます。そのため、縫い目が摩耗すると、反発が増加します。

おそらく、ギアをさらに小さい公差で印刷するか、最初はよりきつくフィットさせると、たとえ効率が多少失われるとしても、最初の摩耗後には、適切な効率と精度が得られるでしょう。 

ベルト ドライブに関しては、テンショナー ベアリングがベルトを押すベルトの裏側に摩耗があることがわかります。

この問題は、適切な 10mm アイドラーホイールを使用することで簡単に解決できます。また、精度を向上させるために、ある程度使用した後でも、いつでもベルトの張力を高めることができます。他の 2 つのドライブについては、精度を向上させるためにできることは何もありません。材料を追加したり、何も張ったりすることはできません。

以上のことをすべて考慮すると、ベルト ドライブが最も優れたパフォーマンスを発揮するという結果になりました。

それだけでなく、重量、コスト、製造の容易さの点でも他の 2 つのドライブに勝ります。

その他の比較

ステッピングモーターを含むベルトドライブの総重量は約550g、遊星ギアボックスは約600g、サイクロイドドライブは約710gでした。もちろん、これらのドライブをロボットの関節として使用する場合、重量は非常に重要です。

サイズの点では、サイクロイドドライブは間違いなく最もコンパクトなドライブですが、遊星ギアボックスとベルトドライブは似ていますが、構成が少し異なります。 

一方、サイクロイドドライブは組み立てが最も複雑または困難で、次に遊星ギアボックスとベルトドライブが最も簡単に組み立てられます。実際、ベルト ドライブには 3D プリントされた部品以外のコンポーネントの数が最も少ないためです。

これはドライブの構築コストにも直接影響します。このビデオ用に私が作成したこのサイクロイド ドライブには、3D プリンターの部品、ピン、ブッシング、ベアリング以外のほとんどのコンポーネントが含まれており、構築にかかる費用は約 28 ドルです (3D プリントされた部品は含まれません)。次に、約 23 ドルの遊星ギアボックス、そして最後に、その 1/4 か 1/3、つまり約 7.5 ドルのベルトドライブです。

結論

それで、私の最終的な判断は何ですか。 3D プリントされたサイクロイド ドライブ、遊星ギアボックス、ベルト ドライブのどれが優れていますか?

そうですね、サイクロイドドライブは絶対に避けます。他のドライブよりも優れている唯一のカテゴリはそのサイズまたはコンパクトさでした。 

一方、遊星ギアボックスとベルトドライブは非常に似た性能を示しましたが、私が行ったすべてのテストから勝者を選ぶとしたら、それはベルトドライブでなければなりません。精度、効率、耐久性など、あらゆるカテゴリで最高のパフォーマンスを発揮し、最も簡単かつ安価に構築できました。

ただし、このテストはここで終了しません。実際には、実際のシナリオで遊星ギアボックスとベルト ドライブをさらにテスト比較するか、2 つのロボット アームを作成して、1 つは遊星ギアボックスを使用し、もう 1 つはベルト ドライブを使用して、実際の状況でどのように動作するかを確認します。