レゴでハーモニックドライブを作りました

レゴでハーモニックドライブを作ってみました。ちょっとマニアックなのでハーモニックドライブというと「なにそれ」って感じの人も多いかもしれませんが、ハーモニックドライブは高性能な減速器です。有名どころではホンダのヒューマノイドロボットのアシモの関節に使われていたりします。ハーモニックドライブという名称は登録商標だったりします。発明されたのは1957年らしく意外と新しいです。

レゴのロボットアームの大型関節には56歯ターンテーブル+ウォームギアを主に使っていますが、それに換わるものができたらいいなと思って作りました。


これは本物のハーモニックドライブです。減速比は1/100です。



右上の外側に歯が刻んである輪をフレクスプライン、右下のベアリングのような部品をウェーブ・ジェネレータ、分かりにくいですが内側に溝が彫ってある輪の大きいほうをサーキュラ・スプラインと言います。（いちいち名前がなんか格好いい）
ウェーブ・ジェネレータは僅かに楕円になっていて、つかむと中身がくるっと回って面白いです。


レゴで作ったのが以下です。いつの間にか巨大になってました。本命ではないので二軍の部品で作りました。派手なのはそのためです。初めヘイルファイヤードロイドの車輪の内歯車とキャタピラを組み合わせてできないかと思いましたが、ピッチが合いませんでした。

本物のように歯を細かくできないので減速比は1/16です。








サーキュラ・スプライン。ウェーブ・ジェネレータよりも歯を2つだけ大きくしないといけないので34歯という中途半端な数になり組み方が難しかったです。ウェーブ・ジェネレータの動きによって歪まないようにするために思ったより強度が必要でした。かみ合う部分にはニクルのボールジョイントホルダーを使っています。


フレクスプライン。変形を吸収するために長く作りました。


ウェーブ・ジェネレータ。明らかな手抜きです。ベアリングは難しかったので省略しました。

さすがにこれだけでかくて、かみ合い歯数も多いので出力軸の負荷に対する強度は高かったです。
動作音はガチャガチャうるさかったです。
今の段階では巨大で効率も悪いのでロボットアームに実際に使うには程遠いですが、動作説明用の模型としては使えそうです。
レゴでハーモニックドライブが可能であるかを確かめたかっただけのモデルなので、もっと良い組み方があると思います。
これを小型化してロボットアームに組み込むのが夢です。