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2006年9月14日 (木)

週刊myRobotを作ろう(24)

■オプティカルエンコーダーディスク(センター対応)の複製に挑戦
更新情報  トピックスをUPしました(2006/09/18)

29号はパーツが揃う31号までは組立ができませんので、他の事をしてみることにしました。
今回は毎週の製作記事ではありませんので、ご興味がおありの方はお付き合いください。

かなり前ですが、マサチューセッツ工科大学(Massachusetts Institute of Technology, MIT)のロボット開発現場がテレビで紹介されました。
開発段階のランニングテストで問題が起きると、問題箇所を検証し解決方法を検討。すぐ部分的な設計変更。スタッフが改造するパーツを工作機械で手早く作り直し、組み上げ、再テスト。その繰り返しで最先端のロボットが完成していきました。

私たちが作っているID-01だって色々な機能が追加されるにつれ、作ってみたいパーツや、加工したいパーツがいくつも出てきそうな気がします。
もちろん高価な加工マシンはありませんので、出来る範囲は限られてきますが・・・。
そんなとき私事ですが、格好のターゲットが見つかりました。
「うなずき君(1~6号)」に、買い集めた予備のパーツを合体していったところ、第2ステージのサウンド追跡が出来るまでのID-01の2号機が出来てしまいました。
Id01_29_12 「ケーブル内蔵化」はすぐ対応できましたが、正面を向かせる「首のセンター化」は、オプティカルエンコーダーディスクを輪切りにする大変な作業です。
出来ることなら、センター対応したオプティカルエンコーダーをそっくりそのまま複製して、楽をしたい・・・。
こんなムシの良い、甘い考えで今回のテーマはスタートしました。

尚、途中からご覧の方は「週刊myRobotを作ろう⑬(正面を向いたmyRobot)」でセンター化のプロセスをご覧ください。

画像上が修正前のディスクで、下が修正後のディスクです。
首の向きを表す水色のラインがセンターに直っているのがお分かりいただけれト思います。 
Id01_29_10

折も折、「お助け掲示板」で「ネジ山をつぶした・・・」というt記事の中で「プラリペア」という商品が紹介されていました。はずかしながら今の今までその商品を全く知らなかったのです。
プラリペアのHPを見るとかなり汎用性のある補修材で、おまけに型を取る「型取くん」という商品までが載っていました。続けて詳細を調べてみると、まさに複製を作るのにうってつけの商品のようです。
さらに"のびた21さん"より専門店で聞いてきた「型取り」に関する貴重なコメントが入り、3Dモデルの難しさを教えられましたが、同時にヒントも得る事ができました。

◇型取方法の検討
実際に首パン用のオプティカルエンコーダーディスクを手にとって観察してみると、首側と裏側では突起の形状が異なっています。
首(上)側は首パーツへのガイド突起がありますし、裏(下)側はネジ穴周りの2つの突起があります。
正当な方法をとると「この3Dモデルのくりぬいた鋳型を作り、原料を流し込み、固まったところで鋳型を2分割して取り出す」というプロセスを経なければなりません。
型取りの経験者でもかなり高度な知識と経験が必要な部分です。
今まで一度も型取りしたことの無い私には殆ど不可能な事と思えますので、この方法はあきらめました。
一方、「型取くん」は片面だけなら、丁寧に作業すればかなり正確に凹凸が型取れるようです。
オプティカルエンコーダーディスクの形状と用途を見て、片面取りでも出来そうな方法を思いつきました。
このディスクは首(上)側の方は、首の回転部分と接しますので、摩擦抵抗を減らすため精度が要求されます。一方、裏(下)側は白いギアで覆われるので、ネジ穴周りの2つの突起の形状が正確であれば、多少表面の精度が悪くてもOKです。
思いついたのは片面取りの応用編です。
すなわち、「首に接するガイド突起、スリット含め全体を型取りし、裏側のネジ穴周りの2つの突起は部分的に型取りして接合する」という方法です。
机上論ではラチがあかないと早速「プラリペア」と「型取くん」を購入し、トライしてみました。

◇型取の実践
「型取くん」は高温にすると柔らかくなり、冷ますと固まる性質のある半透明の素材です。
しかも、型取りした後でも熱を加えれば柔らかくなるので、何回でも使用できる優れものです。
基本的な取り扱い方法はプラリペアのHPに載っていますので、ここでは割愛させていただきます。

スリットの入った首(上)側全体の型と、裏(下)側のネジ穴周りの2つの突起だけの型を作りました。
Id01_29_06 第一作の型取りでは、出来たディスクが波打ってしまい、エンコーダーの送受光部に当たってしまい、円滑な回転ができませんでした。
固まった後ではほとんど修正ができないので、1作目は大失敗でした。
2作目は気合を入れて水平を意識して型取りをしましたが、結構大変でした。
なにしろ私のディスクは、センター化を計るため輪切り状態にしてしまったため、外輪と内輪が勝手な方向を向いてしまい、一に辛抱、二に辛抱の境地でした。
それでもなんとか型取りを終え、冷えて完全に固まった頃を見計らい原型のディスクを取り外します。

ポイント
・スリット部分は正確な精度が要求されるので、特に丁寧に型を取る必要があります。
・細かな部分まで出すためには、固まる前に裏表を確認し、素材との隙間が出来ないように裏表から、指で良く押し付ける必要があります。(素材が半透明なので確認は容易です)
・円盤の側面が明確に出るよう、側面からも押し付けて型を取ります。
・型が出来上がったら、カッターナイフやピンセットなので余分なバリを取り除いておきます。バリがあると、穴があいたり、凹んだりしてしまいます。
もし失敗してしまっても大丈夫。「型取くん」は熱を加えれば柔らかくなりますので、何度でも型取りにトライできます。納得がいくまでトライしてみてください。

◇プラリペアの流し込み
「プラリペア」は粉末パウダーと液剤を混合するタイプ。常温(摂氏25度)なら5分で固まるそうです。
基本的な取り扱い方法はプラリペアのHPに載っていますので、ここでは割愛させていただきます。

まず先に「ニードル法」で下側のネジ穴周りの2つの突起を作っておきます。
出来たら余分なバリを取っておきます。
Id01_29_08_1 次に、首(上)側の全体を作ります。面積が広い場合は「ふりかけ法」が便利です。
尚、「ニートル法」と「ふりかけ法」の詳細は先程のHPに載っていますのでご覧ください。

最初は首パーツへのガイド突起付近の溝から振りかけ、後は一様に平面になるようにまんべんなく振りかけます。
トントントンと型全体をたたきながら平面にならして行くと、奥の方までパウダーが行き渡ります。
スリット付近は赤外線を遮断する必要があるので、薄くならないように注意が必要です。
続いて溶液を流し込みますが、奥の方まで行き渡るように満遍なく水平に注ぎます。
溶液は少ないよりは、多めの方が良い結果が生まれるそうです。
首(上)側全体が固まる前に、先程作っておいたネジ穴周りの2つの突起を所定の位置に置きます。
プラリペアは接合する要素も含んでいますので、うまく溶着してくれます。

作業中はとても強い異臭がしますので、換気の出来るところで作業されてください。
屋外では、パウダーが微粒子のため少しの風でも舞ってしまうので、難しいかもしれません。

出来上がったディスクは、特にスリットとネジ穴周りの2つの突起付近を念入りにバリ取りを行ってください。

◇ID-01でテスト

Id01_29_01a_1大1作目は白パウダーでつくりましたが、ID-01に取り付けたところ、イニシャライズ途中でエラーになってしまいました。原因は赤外線を通してしまう事にあるようです。
気を取り直して、今度は黒パウダーで作り直したところ、好結果となりました。
Id01_29_04 イニシャライズもサウンド追跡も、もちろんセンター化も問題なくクリアしました。
案の定、パウダーや液を流し込んだ側がざらざらした感じでしたので、以前作った「OHPに修正ディスクを印刷したもの」を貼り付けたところ、ルックスが良くなりました。(本人の自己満足でしかありませんが・・・)
Id01_29_05_1 その後、現在に至るまで順調に動作しています。

◇反省
改造済みディスク有りきで記事を書いてしまいましたが、今回の記事は「改造ディスクを持っていて且、それの複写が欲しい人」だけのすっきりしないものになってしまいました。
改造ディスクを作りたい方、今回はとりあえず、どの程度、精度のある複写ができるかの判断をするため・・・とお許しください。

いずれmyRobotについている元のディスクを2分割しながら複製する方法をレポートをしようかと思います。
2分割したディスクをスリット半分だけ左にずらし、微調整した後、プラリペアで融着させれば、センター対応化ディスクが出来上がります。
しかも元のディスクは無傷のまま・・・。
ただ2分割にはかなりの精度が要求されるので、少しでも簡単に出来る方法を模索中です。

■あとがき
今回はオプティカルエンコーダーディスクの複製を行いましたが、同様に他パーツの複製や改造にも適用できます。
目と耳の分離実験「週刊myRobotを作ろう⑲」の耳を作ったり、腕や手を作ることも可能です。
わたしは、最終段階ではID-01の三車輪の足周りを作り直し、無限軌道の足周りにしようと考えています。
その時、今回の経験が改造部品の作成などに役立つと良いなと考えています。
もちろん、他にもプラ板、シリコン、レジンなど素材は沢山ありますので、色々トライされるのも一つの楽しみですね。

◇Blue
最近、ID-01に青い鼻をつけています。その名も"Blue"。
というのも、あと4週間足らずで、ID-01は声のやり取りが出来るようになります。
無機質な機械人形ではなく、少しは感情移入をしても良いのではないかと思い、皆と同じ(顔)ではない、myRobotにアイデンティティを持たせようと思ったからです。Id01_29_11
「音声モジュール」が付く33号で第3ステージは終了です。
作成に熱中していると、思いのほか月日がたつのは早いな・・・と感じています。

最終の75号まで、完全に動作するmyRobotの完成目指して、お互いに頑張りましょう!!

お付き合い頂き、まことに有難うございました。


■トピックス
イタリアディアゴスティーニのHPに、ID-01のペイントの問題が正式に取り上げられたようです。
なんでも、"生産の欠陥のために一部で問題が生じた"との事で、「このタイプの欠陥があれば、サービスセンターに連絡できる」とのコメントです。日本ではどうなるのでしょうか。



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コメント

ふみさん おはようございます。
意欲作拝見しました。ただただ関心するばかりです。困難に挑戦され見事に成功ですね。

私の技量では、とても真似も出来そうにありませんので、漫然とした計画ですが、ふみさんを見習ってエンコーダの予備を入手した上で、いつになるかわかりませんが、挑戦してみようと思っていることがあります。

首の傾きは、当初かなり違和感を感じていたのですが、見慣れたこともあり、愛嬌さえもおぼえます。さて、改造のアイディアですが、手持ちで100Wのハンダごてがありますので、このこて先を加工するかヒータ部に先端がキリ状の代えドライバを抱かせたものでエンコーダに穴を開け、これを精密ヤスリで加工し、余分な穴はパテ埋めをしてみようかと思っています。

挑戦する機会がありましたら報告させていただきます。

投稿: おにゃにゃ | 2006年9月15日 (金) 07:58

ふみさん
こんにちは^^
アップありがとうございます。
読み入ってしまいました^^
私は、完全に型取り君で包み、切り開く事しか
思いつきませんでしたが、必要な部分のみを
接合する方法、素晴らしいです^^
出来上がった物も本物と見分けが付きません。
文章にもあるように仕上げを丁寧にされたんだな
とおもいます。

私の助言と持ち上げていただいておりますが、
「無理な話」だけの発展性の無いものでお恥ずかしい限りです。

口ばっかで何も出来ませんが
また色々、お教え頂ければ幸いです。

投稿: のびた | 2006年9月15日 (金) 16:07

おにゃにゃさん こんにちは

今回のテーマはかなり特殊なので、載せるのをどうするか散々迷ったていたのですが、ディスクを複製できた事がうれしくて、ついついレポートしてしまいました。

それから、おにゃにゃさんもセンター化に挑戦されるかもしれない件、了解です。すごいアイデアですね。
いわゆる、ホットナイフ・マークカッターなどとは使い方が少し違うようですが、成功を祈っています。
完成したら、是非バックアップのために複製を・・・。

これから1~2週間、暇な時期を利用して何をしようか考えています。

投稿: ふみのへや | 2006年9月15日 (金) 16:23

のびたさん こんにちは

のびたさんの9/10のコメントの中から、ヒントを得たのは本当です。
キーワードは2種類ありました。
①「両側から挟み込む」「穴もあるし薄い」「型をはずす為の切り込みを入れるのが難しい」
これらのキーワードで、鋳型方式はあきらめました。
②「ねじ穴周りの突起」「首パーツへのガイド突起」などで、それにプラリペアHPの「欠けてなくなってしまった部分も再生」「溶着」が合わさって、それを繋げると次のようになりました。
「裏のネジ穴周りの突起がない」→(欠けてなくなっていると思えば補修すれば?→)「突起部分を片取くんで型を取る」→「本体に溶着」と言う訳です。()部分だけが応用したところです。
①と②で作業すべき方向が決まりました。

でも、のびたさん、肝心なところをわざと言わないで相手に考えさせる、イタリアディアゴのマネをしていないでしょうね。
冗談はともかく、改めまして貴重なコメント、本当にありがとうございました。


それから「型取くん」をお持ちでしたら、片(表)面の型取りだけでもやってみてください。
スリットや首パーツの突起部分が結構簡単に型が取れるのには、唖然とされると思います。

それはそうとディスプレイの照明にトライされましたか?
暫くは走行しませんし、後ろに他のコートが沢山出ているので、外付けの電源でも出来そうですね。

投稿: ふみのへや | 2006年9月15日 (金) 17:39

毎度お世話になっております。
>肝心なところをわざと言わないで相手に考えさせる、イタリアディアゴのマネをしていないでしょうね。

(笑)^^;
そんな事はございませんのでご安心を^^

実は、
型取り君を使おうとしたら、保管が悪かったのか変色していたので、たぶんダメだろうと思い、今日『型取り君』改め「型想い」(類似製品)とプラリペアのクリアと黒を購入してきました。
ディスプレイへのLED取り付けは、LEDにどんなものがあるか吟味するだけで終わっていますが、『光る操作ボタン』化への準備に入っています。
具体的な設計図とかは無いのですが、
操作ボタンを型取り、その型にプラリペア(クリア)とLEDを埋め込んで、光るボタンを作る予定です。
LEDはφ5(直径5ミリ)のものがしっくりきそうなので、購入の予定です。
光らせる方法は、本体電源に連動して点くようにしたいのですが、本体に悪影響がでると困るので、ふみさんのおっしゃるとおり、当面、独立電源の予定です。

太陽電池をつけて、明るい時は充電し、暗くなると点くというのも良いかもしれませんね。(回路が作れれば)
LEDを見ていたら、近くに「ナイトライダー風点滅キット」というのがありました。
いいなぁと思いつつ、「どこにつけるんじゃ」と一人突っ込みをしていました。

今週と来週は、子供の運動会が続き、休日も自由にならないので、実際の作業は先になると思いますが、出来ましたらご報告しますね^^


投稿: のびた | 2006年9月16日 (土) 00:56

のびたさん こんにちは
ここしばらくはお忙しそうですね。

午前中車で移動したところ、3連休のせいか幹線道路が非常に混雑していました。

ところで、LEDの取り付け方法が具体的になってきましたね。
ボタンの複製をクリアで作って、中にLED組込み・・・。
素晴らしいアイデアです。
太陽発電も良いですし、圧電素子もボタンに組み込んでしまえば「常時ほんのりとついていた光が、ボタンを押した瞬間ピカッと光る」なんて出来そうですね。
でも現実は「回路はどうする?」あたりからの問題に直面しそうです・・・。
なにはさておき、早く完成したところがみたいです。

一方、ディスプレイを見てみましたが、隙間が全然ありませんね。どうされるのかな?
できれば同時にイルミネートしたいところですね。

私のほうは、プラリペアシリーズで「マイクの入った耳」を作ろうか、おにゃにゃさんが悩んでいるようなので「オリジナルのオプティカルディスク輪切加工版」を作ろうか考えています。

良い連休をお過ごしください。

投稿: ふみのへや | 2006年9月16日 (土) 16:02

凄い!!!!!!!

是非、よろしければ自分の分も作ってください。

ご希望の金額で。

投稿: 308 | 2006年9月18日 (月) 02:36

相変わらず凄いですね
ふと思ったのですが、型取りくんで型取ってセルクルなんかで真ん中切り取ってずらすというのはどうでしょうね?これができるならオリジナルのエンコーダーボードは加工しないで出来そうですね。自分でやってみてうまくいったらお慰みって事で報告させて頂きます。
ケーブル内蔵はギアボックスの元から開いている穴を利用できそうなので(ちょっと穴が小さいので広げる必要あり)そこを通そうと思います。当初は延髄あたりに穴開けようと思っていたのですがほぼ無加工で通せそうなので元から開いている穴のコースを取ってみます。

投稿: しゃお | 2006年9月18日 (月) 19:02

308さん こんにちは

コメントありがとうございます。

>是非、よろしければ自分の分も作ってください。

私は自分のアイデアをレポートとして公表させて頂いておりますが、物としての提供は考えておりません。
従って、お申し出の件には応ずることができませんので、あしからずご容赦ください。

今回、手持ちのオリジナルディスクで、センター対応ディスクを作成する方法を掲載しましたので、ご覧頂き、是非トライされてください。

どうぞこれにこりず、また遊びにきてください。
今後ともどうぞ宜しくお願いいたします。

投稿: ふみのへや | 2006年9月19日 (火) 16:06

しゃおさん こんにちは

セルクルってお菓子の型の事だったのですね。
今回、手持ちのオリジナルディスクからセンター対応ディスクを作る方法をレポートしましたのでご覧ください。
セルクルという言葉を知らなかったので、文中に"お菓子を作る型"という言葉を使ってしまいました。

それから、文末のトピックスに気になる「カメラケーブルの本数」を載せてありますので宜しければご覧ください。

>ケーブル内蔵はギアボックスの元から開いている穴を利用できそう・・・

そこのコースは若干ケーブルの長さが食われますが、無加工でケーブル内蔵化が出来ますので是非トライされてください。
宜しければ、結果教えてください。

ありがとうございました。

投稿: ふみのへや | 2006年9月19日 (火) 16:25

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