車輪またはロボットの中心に重量を分散させる方が良いでしょうか？

標準の4輪または6輪ロボットを設計するとき、重量を主にロボットの中心に、または車輪全体に分散させる方が良いでしょうか、それとも違いはありませんか？

具体的には、どの重量分布によってロボットが転倒しにくくなりますか？

剛体ロボットであると仮定した場合、対象となる重量特性は次のとおりです。

• 総質量
• 重心

転倒に関しては、転倒する前に必要な角度を最大にすると、ロボットはより安定します。これは、低い重心と、サポートポリゴンのエッジから可能な限り離れた重心を持つことで実現されます。

直感的に、重心がロボットの中心に近い場合、より安定していることがわかります。より正式には、各ホイールをポリゴンの頂点と見なすと（トップビューから）、サポートポリゴンが表示されます。中心は、エッジから最も遠いポイントになるように指定できます。

安定性を高めるもう1つの方法は、サポートポリゴンのサイズを大きくすることです。つまり、ホイールをさらに外側に配置して、幅広のベースを形成します。さらにホイールを追加すると、サポートポリゴンのサイズが大きくなる可能性がありますが、これは主に、ホイール間の距離に対してサポートポリゴンが非常に小さい3輪ロボットに影響を与えます。

ロボットが転倒するのに必要な角度は、転倒の方向によって異なります。その方向に沿って動きがある場合、その方向に障害が発生する可能性が高くなります。そのため、車は横（ロール軸）に比べて前方/後方がより安定しており、左右の車輪間の距離に比べて前輪が後輪からより遠くにあります。

ロボットの総質量も要因です。ロボットが重い場合、ロボットが転倒を続ける前に、必要な角度までロボットを転倒させるには、より大きな外乱力が必要です。そうは言っても、単にロボットの質量を増やしたいとは思わないでしょう。

• より重いコンポーネントを低く配置するようにしてください（バッテリーはかなり重い場合があります）
• サポートポリゴンのサイズを大きくします（ホイールをさらに外側に、または3つではなく4つのホイール）。

ronalchnの優れた答えに少しだけ追加するために：

重心の位置を変更しない方法でロボットの重量分布を変更すると、慣性モーメントに影響しますロボットの回転速度を加速する能力に影響します。

歩き回るほとんどのロボットにとって、これが問題になることはほとんどありません。ただし、非常にダイナミックなロボットの場合、非常に速く移動してきつく回転するため、体をすばやく回転できることは利点であり、極端な場合には転倒を防ぐことさえできるとます。

したがって、このタイプのロボットには、質量を中心近くに集中させることが最適です。