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苺サーボでヒューマノイドを作る　その2

こんばんは。そろそろ世間は夏休みでしょうか？電車で親子連れや子供をよく見ます。前回の実験にサーボモータを7つ追加して再実験しました。今回も以下の項目を調べます。　・トルク　・消費電流　・消費電力実験に使用したサーボは以下の8つです。すべてシリアル(コマンド)サーボとなっています。選定基準は手元に合ったものや、借りられたものです。・Pirkus PRS-DE07MS PRS-S40M ・Futaba RS301CR-H3b RS405CB ・KONDO KRS-6003HV ICS KRS-4033HV ICS KRS-4034HV ICS KRS-2552RHV ICS 実験の詳細や様子は以下の動画を御覧ください。実験結果として、およその値ですが以下のようになりました。 *この値はこちらの実験環境による結果なので参考程度に留めてください。　実験結果を眺めるとRS-DE07MS以外は、公称値のトルクより低く出ました。どのように公証トルクを算出しているのかわからないのでなんとも言えませんが、実験機材の都合として3 [kg]までしか計測できないので200 [mm]という長いアームのせいでうまくトルクが伝達していないのかもしれません。しかし、実際にはロボットに組み込むので損失は絶対に発生します。そいう意味ではそのへんも考慮しながら結果を眺めるといいかもしれません。　消費電流はKRS-4034HVが出力トルクを考えると群を抜いて低いです。すごくエコみたいです。また、本実験の動画にない注意としてサーボモータが全て新品というわけではありません。 RS301CR、KRS-6003HV、KRS-4033HV、KRS-4034HVだけが新品となっています。なので、古いサーボほどへたっている可能があります。それと、動画を見ればわかるのですが、サーボ出力が安定せず採用した値が妥当かどうかはわからないので、動画からご自分で考えていただけると助かります。　ロボメカの後輩がすでにPWMサーボで同様の実験を行なっていますので、そちらの動画も楽しみにしたいです。それでは今回はここまでです。最後に、今回の実験に協力してくれた皆様ありがとうございました。

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苺サーボでヒューマノイドをつくる　その1

　久しぶりにヒューマノイドロボットを仲間と作ることにしました。ヒューマノイドは2人でチームを組んで作っていたのですが、今回は新たに後輩に参加してもらいました。電気回路に強いM1と、オールラウンドになんでもこなす優秀なB3の二人です。まずは準備として、今まで使っていた苺サーボ(PRS-S40M)の特性を測定しなおしました。調べる項目は、以下の3つです。　・トルク　・消費電流　・消費電力今まで電気系統が貧弱だったので、今回は安定した電気系統にするために消費電力などを知る必要があります。実験内容は動画にしてYoutubeにUPしたので以下の動画で御覧ください。実験結果として、およその値ですが以下のようになりました。実験結果印加電圧 8.4 [V] 消費電流 2.9 [A] 消費電力 24 [W] トルク 23 [kg・cm] *この値はこちらの実験環境による結果なので参考程度に留めてください。他の会社のサーボモータなどでも比較のために試してみたくなりました。ストール時の消費電流は結構大きく、予想を上回っています。全部のサーボが一度にストールするとは考えられませんが、電気系統の設計を後輩には頑張ってもらわないといけないことがわかりました。それでは今回はここまでです。

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1kg級のヒューマノイドをつくりたいその2

　こんにちは。 1kg級のロボットですが、コンセプトを考えました。ずばりコンセプトは”人らしい歩行”の再現です。理想はHRP-4Cのような軸配置をしたロボットをつくりたいのですが、1kg以内におさめるのは困難でしょう。そこで、軸数をある程度しぼるのと、リンクを使うことにします。とりあえず軸配置を検討するため、CAD上にモータを配置します。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Fig.1 正面　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Fig.2 側面　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Fig.3 斜めとりあえずこんな感じで行こうと思います。具体的な軸の役割はまだ秘密ということで。重量ですが、おそらく1kgを超えますが、まず最初は軸配置の検討を行いたいのでその辺りは後で考えることにします。

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1kg級のヒューマノイドをつくりたいその1

こんにちは。ついに夏休みに入りましたが予想通り休む暇はなし・・もう諦めて趣味と研究とその他をうまくマッチングさせていくことでなんとかやりくりしようと思います。さて、ずっと作りたかったのですが1kg級の小型ロボットをつくろうと思います。ちょうど1年前くらい「机の上で遊べるロボットが欲しい」なんてタイトルでロボットを作っていましたが、いろいろあって挫折してしまいました。結局挫折したのは、・選定したサーボがダメダメだった・コントロールボードがオリジナルだと重くて使いにくかった・選定したLiPoの電圧が7.4Vでサーボの電圧としては高すぎたという3つの主要な原因がありました。そこで今回は、・サーボは PRS-DE07M を使用する。なんとこのサーボは学生割引が聞くので、高性能ながら比較的安価に購入できます。・コントロールボードは RE00V を使用する。他のでかいロボットのコントロールボードを交換するので、それを使おうと思います。・ LiFe 6.6V 850mAh の電池を使用する。 LiFeは最近ロボット界で使用する人が増えているような気がします。おそらく理由はLiPoより電圧が低くてので、サーボなどの電源として使いやすいからだと思います。今回は前回の反省をふまえて以上のような改善をしてみようと思います。さてコンセプトはどうしようかな？というところでその1は終わりです。

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プロポの無線信号

　今回はかわさきロボット競技会や RobotCompetitionSeries”BRAVE” で使うオリジナル基板を作るというので、その無線信号を解析したおはなしです。かわロボはよく知らないのですが、BRAVEではラジコン用の無線の使用しか認められていません。そのため、自作のコントロールボードを積む場合は、プロポからの信号を解析して利用する必要があります。ゲームパッドやその他の無線規格は安全の確認がとれれば順次認めていくようです。個人的にはBluetoothと無線のPS2パッドを認めて欲しいです。プロポのみだと正直自作基板を作るメリットはほとんどないような気がします・・・　気を取りなおして調べてみると、プロポの受信機からはPWM信号が出ているというのがわかりました。しかし詳しいデータが見つからなかったのでオシロスコープを使って実測しました。今回調べたのはこの二つです。 Futaba R124H 27 [MHz] ・周期 18 [ms] ・パルス幅　　最大　　　　：1.100 　　ニュートラル：1.510 　　最小　　　　：1.980 Futaba R617FS ・周期 16 [ms] 2.4 [GHz] ・パルス幅 [ms] 　　最大　　　　：1.100 　　ニュートラル：1.510 　　最小　　　　：1.980 となります。周期以外は変わらないようです。ちなみに微妙な揺らぎは無視して書きました。ニュートラルは揺らいでいなかったので、最大と最小の揺らぎはプログラムでなんとかなるでしょう。あとは後輩とチームメイトが読み込みプログラムを書いてくれるので私の仕事は終わりです。ちなみにうちのオシロは画像キャプチャが出来ないので、カメラで撮影してデータを撮っています。こんな感じです。意外に見れると思います。

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机の上で遊べるロボットが欲しいその8

　こんにちは。今日は暑いですね。今回はY軸を修正しました。Y軸がグラつく原因として・Y軸のサーボのファイナルギアがグラグラする。・片持ち軸になっているから。このようなグラつきを抑える方法として、Y軸の隙間を板やベアリングで埋めて、物理的に動かないようにするのが一般的です。しかし、今回はY軸を両持ちにしてグラつきをなくすことにします。なぜ両持ちをあまりやらないかというと、・スペース的に両持ちに出来ない・両持ちにするより空間を埋める方が一般的だから・両持ちにすると干渉が起きやすく可動範囲が狭まる。ぐらいだと思います。前に作ったときはベアリングで隙間を埋めました。今回はチャレンジの意味で両持ちで抑えます。可動範囲は今回は問題ないと思います。（動かさないとなんとも言えませんが・・・）　さっそくY軸の新規パーツを作ります。このようなパーツを切りました。これを装着します。左は新しいパーツで右は古いパーツです。さらにこれをつけるために、スペーサーの制作と追加工を行ないました。スペーサーはいつもどおり、φ4t1のアルミパイプから作って、それを取り付けられるように股のフレームに穴をあけました。これらを装着するとこのようになります。これでY軸はがっちりなりました。次は腕をつけていきます。

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机の上で遊べるロボットが欲しいその7

　こんにちは。ついに8月になりました。院試の勉強もぼちぼち再開していかないといけませんね・・・・　さてそんなことを言いつつも、本日もロボットが進むわけで。今日はうっかり忘れていた足裏を作りました。二足歩行ロボットの足裏は非常に大事です。いい加減にするとうまく歩いてくれません。ポイントとしては・軽い・適度にしなるけど丈夫・足裏の摩擦係数を変えられる・足裏同士が干渉しないがあげられると思います。そこで今回はいつもアルミ5052t1.5を愛用していますが、さらに薄いt1.0を使います。これは同じ面積でも軽くつくることができるのと、適度なしなりを期待しての選択です。しかし、当然ながら強度が落ちますので曲げを使ってフランジを付けます。さらに足裏に拡張用の穴をあけて、グリップを貼った板などを取り付けできるようにしておきます。実際に作ったのは以下のようなものです。四辺を曲げて強度を出しています。さらにこの円形の隅は足裏同士の干渉を防ぐ役割があります。後ろから見ると分かりやすいのですが、脚のY軸を回したときに干渉が起きません。そしてちょっとミスった結果取り付けたのですが、ラテックスの板を足裏と足首のフレームの間に挟みました。ミスの内容は、t1.0の板にM2の皿ネジのために、皿ザグリを施したらガタガタになったというものです。もう少し慎重にやるべきでした。ただラテックスの板は微小振動を抑える役割があるらしいので、振動消しの役割を期待できるかと思っているというか願っています。ラテックス板t1.0はレーザー加工も出来ますが、臭いがえらいことになるのでエンドミルにて切り出しました。後はY軸を修正すればやっと上半身です。適度に頑張っていきます！

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机の上で遊べるロボットが欲しいその6

こんばんは。試験疲れからか、ちょいちょいロボットを作ってしまう今日この頃です。　今回は胴体の部分を制作しました。切り出したのはこちらのパーツです。一緒に写っているのはHYPERIONのCX_G3_LiPo_PowerPack 25C 850mAhリチウムポリマー電池です。これを電源としてこのロボットを動かします。　胴体の構成はこのようになります。電池をアルミで囲い、そこにサーボをとりつけていきます。（今、気づきましたが写真の肩のパーツが逆についています。）早速、脚と合体させてみました。　しかし、ここで問題発生です。なんとパーツを間違えて切りだしてしまいました。 Y軸のパーツは左右別で、肩のR軸は左右同じです。本当はY軸はミラーしたパーツを作らなければならないのに、肩と混同してうっかり同じパーツを作ってしまいました。これでは付けることができません・・・・さらにY軸のサーボが思った以上にダメな子なので、脚がグラグラしてしまいます。いっそのこと、Y軸は思い切ってつくり直すこととします。　次回はY軸の修正か作り忘れていた足裏を作りたいと思います。

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机の上で遊べるロボットが欲しいその5

こんにちは。ついこの間一つめの院試が終わりました。次の院試の合間の息抜きにロボットを進めてしまいました・・・・　今回から上半身に移っていきます。その前に、設計変更してあわなくなったパーツもあわせて直します。まずは今日の加工品です。 HAKU を使って、2mmのエンドミルでとろとろと切りました。材料はアルミ5052t1.5mmです。　新しく作り直したパーツから。下が新しいパーツです。隙間がなくなっているのがわかるでしょうか？ついでに新しいパーツには拡張用の穴をあけておきました。こういうのをアップグレード設計というらしいです。　さて胴体ですが、脚の股を広げる軸、Y軸を入れることにしました。 Y軸を入れると旋回や方向転換が楽に出来ます。反面、ロボットの強度が落ちるというデメリットもあります。丸いパーツはこのように接続します。これで股を開くことができるようになりました。最後に全体像です。胴体がつかないといまいちわかりませんね。次は胴体の芯の部分を作ります。

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机の上で遊べるロボットが欲しいその4

　こんにちは。カゼがまだ治りません。今日は両足組み立ててみました。まずは片足ずつ。しゃがむときは膝をつけるようにしてしゃがむ形にしました。そうじゃないとフレームの形状による制約からしゃがめません。このほうが重心が上半身側によるはずなので起き上がりやすくなるはずです。平行リンクを使ったロボットの最大の弱点が起き上がりの難しさだと思います。まぁ、最悪の場合は、「起き上がれなくてもいいや！」という開き直りもありですがなるべく起き上がれるように創りたいと思います。で両足を揃えると足が太いような気がしてきます。それと左右のフレームをつないでるパーツに隙間があります。（片方の足には付けてません。どうせつけた方のも使わないので。）これは設計段階で入れる予定のなかった樹脂のブッシュを入れたことで生じています。樹脂でかさ増しして隙間を埋めようかとも思いましたが、重量がかさむし、パーツ点数を増やすのもどうかと思いますので作り直します。ついでに穴を少し開けて、トルクアシスト用の板バネでも付けようかと思います。ここまで組み立てておいてなんですが、実は上半身の設計が全然終わってません。メインボードができてないのと、どのサーボを使うか考えてないからです。写真の下の方にあるサーボが使おうと思っていたサーボですが小さすぎる気がします。それと上半身のトルクで無理やり起き上がらないといけないかも知れないので、少しはトルクのあるサーボが必要かも知れません。

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机の上で遊べるロボットが欲しいその3

こんにちは。夏風邪を引いてしまいました。みなさんもエアコンには気をつけましょう。今回はパイプからスペーサを作りました。膝のあたりに見えるパイプが切り出したパイプです。 φ4t1のアルミパイプを使ってつくっています。このサイズのアルミパイプはホームセンターや東急ハンズで200円以下で購入できます。作り方は、まず必要な長さに切りそろえ、旋盤を使ってφ2.5mmのドリルで内径を拡張します。旋盤につけたときに端面に軽く面取りをします。その後タッピングマシンでM3のタップを開けます。市販のスペーサはφ6以上からしかなく、またステンレスや樹脂のものがほとんどです。自分で作れば1mが数百円で作れ、強度も高く軽いものが手に入ります。低予算で設計の自由度の高さからよく自分で作っています。次は試しに足の部分は全部組み立てようと思います。

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机の上で遊べるロボットが欲しいその2

　こんばんは。最近は雨が多くて嫌ですね。ケガの方はやっとリハビリをしているところです。指が動くようになってきたのでロボットの続きを加工しました。今回は、膝やすねに当たるフレームです。大きさが分かりやすいように、ゲーセンプライズの律と比べました。テーブルで遊びたいけどちょっと大きいかもしれないです。ちゃんと屈伸できます。まだ仮組みなので、強度アップのタメのパイプなどをいれてません。次はパイプを切りだして加工したいと思います。

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机の上で遊べるロボットが欲しいその1

　ご無沙汰してます。こんにちは。実は最近バイト中にうっかり怪我をしてしまい、しばらく左手が使い物にならなくなっていました。今はやっとよくなってきて、少しずつ生活も戻ってきました。早く治していろいろやらなければなりません。　今日は少し前に加工を終えていじっていなかったロボットをいじります。といっても組み立て程度しかできませんが・・・・このロボットは1kg程度に仕上げる予定です。さて設計ですがいつもどおりCADを使いました。ただ面倒だったので、ミラー部品はデータを作らずに、加工するときに加工データをミラーしてそろえました。材料はアルミ5052のt1.5を使っています。今回は足の直行軸の部分を組み立てました。人間で言うと股や足首の筋肉に当たります。平行リンクを使って動かすので、同時に膝の筋肉としても機能します。 4つのパーツで二つのサーボモータを覆う構成です。サーボモータはMicroMGを使用しました。理由は手持ちであまっていたからです。燃えやすいので何かの対策はする予定です。今回は競技に出すことを考えずあくまでホビーで勉強用のデータ収集用に使う予定です。

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リンク機構でヒューマノイドその2

　こんばんは、最近天気がいいのはいいですが、暑いですね。めっちゃメカメカ！を一通り読みました。いろいろと面白い機構が載っていて勉強になりました。ワイパーの仕組みや、秤の構造など、とても楽しかったです。モータやソレノイドの選定方法なども載っています。まだざっと見ただけなので、理解には及んでいませんが、これからしっかりと読みこみたいです。で肝心の脚ですが、クランク機構がよさそうなので、ネット上を検索したりして、こんな形になりました。まだしっかりと長さは合わせていませんが、動作は大丈夫そうです。実はこの機構はかわさきロボットに多く使われているようです。そこで足裏はかわさきロボットのように曲面するかもしれません。とりあえず、この機構を使ってCADに起こしていきます。

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リンク機構でヒューマノイドその1

　皆さまおひさしぶりです。3か月もほっておいてしまいました。来てくださってたかたには申し訳ないことをしました。今現在は私は学部4年生に無事なれました。 NC加工系の研究室に希望通り配属されました。研究テーマはまだ未定ですが、加工用のインターフェース関連だと思われます。研究はさておき、自由な時間が多く取れるようになってきました。院試もありますが、趣味にも今まで以上に時間を当てたいと思います。今回作りたいのが、サーボを使わないヒューマノイドです。ヒューマノイドはやたらと高くていけません。後輩に安価でヒューマノイドに触れてほしいという願いがあります。そのためにはアクチュエータの数はなるべく少ない方がいいと思います。コントロール基板の構成も複雑になります。そこでリンク機構で動かすことを考えました。で読みはじめたのが、「めっちゃ、メカメカ!リンク機構99→∞―機構アイデア発想のネタ帳わかりやすくやさしくやくにたつ」です。ちょっと前に買ったのですが、まだ未読状態だったのでちょうどよかったです。とりあえず自由度に式があったことを久しぶり思い出しました。 F=3(n-1)-2J F：自由度 n：リンクの総数 J：ジョイントが持つ自由度の総数となっています。昔ロボットを作ったときに、後輩の設計した胴体が、平行リンクのように回ったのを思い出しました。感覚でわかってほしい気もしますが、こういう式を教えてあげればよかったと思います。つまり、F=0で組めばいいわけです。いちいち考えるのは面倒ですが、複雑なものを作る時は重宝しそうです。さて目標はゴールデンウィーク明けまでにはなんとかとっかかりを見つけたいと思います。

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等身大！初音ミク

今日大学に行くと友達から、私ごのみの面白い動画が上がってるいうお知らせが。早速ニコニコに行くとすっごいのが上がってました。これはすごいです。まだ全部をじっくり見ていませんが、KHR2-HVをバラして作っています。いったい制作費いくらなんだと心配になってしまいます。 KHR2-HVの使用しているモータはKRS788HVというトルク[10kg・cm]程度のプラギアサーボです。（なぜかラジコンサーボのトルク表記はおかしいような気がします。）とても等身大のロボットに使えるとは思いませんでしたが根性でどうにかしているのがすごいです。骨格はスタイロフォームとレジンのFRPっぽいフレームで作っています。服はなんと自作で髪の毛は自分で染めて植えていました。とにかく多彩な技能の持ち主で本当に尊敬します。等身大はやってみたかったのでかなりヘコみましたが、この方に負けないよう頑張りたいと思います。うちのミクはというとサーボはぼちぼちめどが立ったので近いうちにCAD上で確認します。この方に負けないよう気合を入れていきたいと思います。

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初音ミクは動くのか?！

この前の記事から、初音ミクの駆動をどうするかを考えてました。そこで自分の持っている小型サーボのMicroMGとDS929MGのCADをミクの簡易モデルに合わせました。どこをどうとってもこれでは無理です。とても普通の方法では動かせるシステムを組めません。うすうすわかっていましたがまさかここまでとは・・・とりあえずこれよりも小さいサーボで行うか、初音ミクをもっとでかいのを用意するかの二択になりそうです。どうしよう… ちなみにこんなブログでも早1000Hit。ありがとうございます。これからも応援よろしくお願いします。

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figma初音ミクを買いました。

figmaの初音ミクを買いました。一般市場にはなかったのでYahoo!オークションで購入しました。この初音ミクを動かせないかなと思ってます。とりあえず感想ですがモデルはよくできています。ただサイズが小さいので関節の中にアクチュエータを入れるのは極めて困難です。そこで内部には入れないで動かしたいと思います。 figmaの寸法は以下のような感じです。かなり小さいですが、長さの比などは悪くありません。なんとか動かせそうです。アクチュエータには今のところラジコン用のサーボを使う予定です。さっそく駆動部分の設計に入りたいと思います。

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第15回流れのふしぎ展ウィンドカーコンテスト

早速更新をさぼってしまいましたが、今日はウィンドカーの話を書こうと思います。ウィンドカーとは風に向かって走る車です。風に流されるのではなく、風に逆らうので何らかの工夫によって進まなくてはなりません。そんなウィンドカーの大会が、ウィンドカーコンテストです。今年の大会に初めて参加してきました。このコンテストは、親子で参加していたり、小学生でも参加できるので家族で楽しめると思います。今年は終わってしまいましたが、来年の大会に自由研究ついでに参加してみてはどうでしょうか？今回作ったのは「e-ping!試作4号機」です。大きさは手乗りサイズにしました。「机の上で気軽に遊べて、持ち運びが楽ちん！」がコンセプトです。サボニウス型風車に風を受け、それをギアで減速して進む機構にしました。樹脂部分は、アクリルをレーザー加工機で切断し、軸などは市販のアルミ棒を切って作りました。しかし、加工ミスをして風車の軸がガタつき、本番でぴくりとも動きませんでした。悔しいので近いうちに試作5号機を作ろうと思います。

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