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2007年3月27日 (火)

週刊myRobotを作ろう(51)

■更新情報 「電力増加には外部電源」 (2007/3/28)
■更新情報 「ヴァーチャルなロボット」追記(2007/3/31)

■56号『左前輪をベース部に取り付ける』
今週のマニュアルの内容は、「左車輪をベース部に取り付ける」ですが、先週号をご覧頂くとお分かりのようにすでに完了してしまいました。
今週56号と来週57号で右車輪が完成します。構造は左側車輪と全く変わりありませんので、来週まで保管することにしました。Id01_56_1
54号の時は表から撮っているので、裏側を写してみました。六角のシャフトの穴が確認できます

■偏芯運動について
ベース部を持ち上げた状態で車輪を回転させると、ベース部ギア作成当時問題になった、あの「偏芯運動」が発生していました。
ホイールと白いシャフトカバーが合わさって全体構造が形成されたにも関わらず、「偏芯運動」を消滅させる事は出来ませんでした。Id01_56_3
一方、床面に置いて走行させると、殆ど「偏芯運動」を確認する事が出来ません。
どうやら自重によってシャフトが押え付けられるせいなのでしょうか。走行時の影響は殆ど無いと思われます。Id01_56_4

 
◇「偏芯運動」の無いシャフト

現在2台のID-01を作製していますが、左右のドライブユニット2組(計4本)の内で、1本のドライブシャフトだけは「偏芯運動」が殆ど発生していない事が分かりました。

組み上げた2組のベース部全体をバラして、4本のシャフトをむき出しにした状態でそれぞれ回転させ、比較してみました。
結果は、「偏芯運動」大が1本、中の小が2本、小が1本でした。
どうやら1本だけは「偏芯運動」の対処をしなければならないようです。
そこで「偏芯運動が」一番大のものと、一番小さいものの相違点が何なのかを検証してみました。

◇原因
ギア付きドライブシャフトの根元とエンコーダーディスクとのはまり具合が、「片やゆるゆる、もう一方はがっしり組み合わさって揺るぎが無い」という事が分かりました。
他の2本を検証してみましたが、ほぼがっしり組み合わさっていました。
つまり、エンコーダーディスクとギア付きドライブシャフトがしっかり固定出来ない状態では「偏芯運動」が発生する原因になると推察できます。これ以外にも原因があるかも知れません。

ドライブシャフトとエンコーダーディスクとの組み合わせを変えてみたところ、エンコーダー側には問題が見つかりませんでした。
このシャフト以外はどのエンコーダーディスクを組み合わせてもきっちり嵌ります。
「偏芯運動」するドライブシャフトの軸の根元(エンコーダーと接触する部分)にゆるくなる原因がありそうです。
軸が細いのかとノギスで測ってみましたが、他のシャフトと殆ど差異は見つけられませんでした。
このシャフトの何処に原因があるのかは未だ原因は分かっておりませんが、一方では来週タイヤが来てしまいますのでうかうかしてもいられません。
原因究明は時間をかけて行う事にして、まず対応策を先行する事にしました。

◇対応策
週刊myRobotを作ろう(35)』(2006/11/19)でご紹介しました、『爪楊枝(Toothpick)による「偏芯運動」を止める方法』も、実はドライブシャフトとエンコーダーディスクを固定させる方法の一つでした。Id01_39_1a_1
その後、トメネジ2本による対応方法を検討していましたが、丁度良い大きさのトメネジが手にはいらず、仕方がないので2mmビス2本をあてがい対応する事にしました。
エンコーダーディスクの外側にあるスリット部分を、オプティカルエンコーダーのヘッドが計測していますので、そこにビスがあたると破損事故になってしまいます。
そこで、なるべく軸中心にビスを60度間隔で宛がい、ディスクとシャフトがぐら付かない様に固定してみました。Id01_56_2
Id01_56_6 爪楊枝の1点で止める方法と異なり、2点での調整は難しく、水平面にドライブシャフトを置いて三角定規を宛がいながら60度毎の角度を見て、ビスを少しずつ回して調整しました。
ほぼ完璧にドライブシャフトの垂直が出せ、ギアケースに入れて回転させたところ「偏芯運動」は収まりました。
一方で、ギア部分からネジの頭が出ている事から、ギアケース内で他のものに触れる事故も想定されます。ここでギアが引っかかってボードから煙が出ても困ります。そこでこの方法は、とりあえずパスすることにしました。

◇他の方法は?
他に何かないかと考えていたら、「ドライブシャフトとディスクを接着しみては・・」とアイデアが閃き、早速実行する事にしました。と、いっても瞬間接着剤などで止めてしまうと、うまく行かなかった時に後戻りができません。そこでネジロック剤を使用することにしました。
ネジロック剤は、仮りの固定が可能な半透明のジェルです。強い力をかけると簡単にロックが外れます。
昔、RCヘリを飛ばしていた頃は、色々な箇所のロック、仮止めなどに使用していました。
ネジロック剤を塗布する時は、シャフトの内側にある金属シャフトなどに触れないよう、はみ出さずに慎重に塗布していきます。
実際に使用した結果ですが、先程の2点ビス止めほど完璧ではありませんが、「変芯運動」をかなり減少させる事が出来ました。
これで、「偏芯運動」が多少出ている他の2本と同レベルになった事になります。
前述しましたように、実際に走行させてみると自重により「偏芯運動」は吸収されるているようなので、今後暫くは走行させながら様子を見ていこうかと思っています。Line01s_44

 
■電力増加には外部電源

ブレインボード、CMOSカメラが付いたあたりから急速に消費電流が増えだしました。
おまけに私が使用している充電電池(eneloop)は一本あたりの電圧が1.2Vしかないので、ロジック側の電圧を見ると、アルカリ電池の1.5V×3本=4.5Vに対し、eneloopは1.2V×3本=3.6Vしかありません。
このためフル充電しても、ID-01を起動してまもなく、グリーンゾーンからすぐイエローゾーンに入ってしまいます。
今までは2組のeneloopを交互に充電しながら使用していましたが、プログラミングのテスト中に電源を切るのはやっかいなので何か良い方法はないかと考えてみました。

◇バッテリーボックスには2つの充電コネクター
ID-01のバッテリーボックスには2つの充電用コネクターが有り、手前が4.5V用、奥が7.5V用となっています。Id01_56_12_1
同型のコネクターと思われがちですが、奥の7.5V用コネクターは、4.5Vのコネクターには差し込めません。
これは内側にあるプラス端子のピンの太さが異なるからで、7.5V用が直径2.1mm、4.5V用が2.5mmとなっているからです。

外部電源をモーター側に適用した場合、何らかの理由でギアが停止した場合、モーターに大電流が流れ、どこかのボードから煙が出る可能性も考えられます。ヒューズであるとか、ブレーカー的なものを入れても、なんとなく勇気が出なくて、モーター側に関してはパスする事にしました。
一方、ロジック側ではモーター側ほど緊急に大電流が流れる頻度が少ないと思い、早速外部電源化を実行してみる事にしました。

尚、外部電源使用に関しては「掲示板」においても何人もの方々が今までに発表されてきており、今回ここで掲載する内容は目新しいものでは無い事を付け加えておきます。

◇用意するもの
①外部電源

4.5V用外部電源は、ポータブルCDプレイヤーの電源アダプーターが見つかりました。電流は安全を考えて250~400mA位のもにしました。1~2Aの大容量のものは、何かあったときの結末を考えるとぞっとします。
当該アダプーターを手に入れてみましたがひとつ困った事に気が付きました。DCプラグの形状が小さ過ぎるのです。
外部電源のコードを切断するのも憚られ、変換アダプターを作製することにしました。

②変換ダダプター
作るといっても2つのコネクターをコードで繋ぐだけです。
前にもご紹介した「共立電子の店、エレショップ」でパーツが手に入りました。
●『L型DC2.5φプラグ付きケーブル/1.8m #16(-)』×1 @150円
●『電圧区分2DCジャック中継型 MJ-096N(-)』×1 @126円
前者がID-01バッテリーボックスの4.5V用充電端子に接続するコード付きコネクターで、後者は電源アダプターの小型プラグと接続する中継コネクターです。接続コードを中継ダダプターにハンダ付けするだけです。
接続コードの白黒コードがプラス(内)側、黒一色がマイナス()外側です。ハンダ付けするときは、極性を間違えないように気をつけることが必要です。
確認のため変換アダプターと電源アダプターを接続してみて、バッテリーケースに接続するコネクターの内側がプラス、外側がマイナスかのチェックをしておいてください。Id01_56_9
左側が完成した変換アダプター、右側がオーディオ機器用電源アダプター

◇電池を外す
eneloopを入れたまま外部電源を接続した場合、もしもの事で電池が壊れては困ります。
そこでロジック側の電池3本を取り外すことにしました。Id01_56_8
eneloopが入っている電池ケース側面にモーター用(5×1.5V)とロジック用(3×1.5V)の電池区分けの刻印がされています。このうちロジック用(4.5V)の3本は、画像の右上2本と右下1本を取り外しておきます。
さてこれで準備が整いました。

◇外部電源を使用テスト
●電池を抜いた電池ケースセットOK? 良し!
●バッテリーボックス電源OFF? 良し!
●変換アダプターのコネクターセット? 良し!Id01_56_10
接続はこのようにセットします

いつもながら、最初のテストは緊張します。
ID-01の電源を入れると、いつものイニシャライズを始め、無事完了しました。
とりあえず「こんにちは」「ありがとう」のやりとりも問題ありません。Id01_56_11x
 

PC_ControlでB.T接続をしてみました。ロジック側のグリーンが目一杯右に振れています。
暫くプログラムをテストしたり、CMOSカメラの撮影を行ったりしていましたが、モーター側の電池マークがイエローになってもロジック側は右に触れっぱなしのグリーンです。
尚、バッテリーボックスの電源をOFFにすれば、外部電源からID-01への給電は当然カットされます。
万が一の事故に備えて、使用しないときは外部電源は外しておくに限ります。
暫くは、この外部電源を使用してテストを続けてみようと思います。
この運用で問題が発生した場合は、改めてレポートしたいと思います。
尚、同様のテストをお考えの方がいらっしゃるようでしたら、あくまでも自己責任の範囲でお願いいたします。
(2007/3/28)Line01s_43


■ヴァーチャルなロボット
ID-01は合成音声を使用していますが、現実にはロボットとして存在しています。
世の中はどんどん進み、今や現実に「声」や「人」が存在しなくても、動画映像が作製出来る時代になりました。
と言っても、業界では当たり前の世界だったのですが、我々一般ユーザーにも手が出せるようになってきました。
ここに、仮想現実(Virtual reality)の中だけに存在する可愛いロボット?をご紹介します。

●テキストから音声データー作製
以前に、のびたさんから教えて頂いた「テキストから声に変換」する仕組みで、まずアナウンスの音声データーを作製します。Id01_56_14
テストしたのは駅のアナウンスなどに使用されている業務用のデモソフトです。
人工音声の特徴は、言葉によってはイントネーションにかなりの違和感が出ますので、言葉を適当に変えてトライする必要があります。
高額なソフトを手に入れればイントネーションの調整も自由に出来るのですが、そこが一般ユーザーの悲しい所、アイデアで切り抜けるしかありません。
早速、当ブログの紹介をさせてみようと試みました。
のっけから「ふみのへや」のイントネーションがおかしくなりました。何か外人のカタコト訛りの日本語のようです。
途中で一字空けたり、漢字にしてみてもだめでした。いろいろ探したところ「ふみさんのへや」に変えたところで決着がつきました。

●アニメーションの作成
次は、出来た音声データーに合わせて「口パクのアニメーション」を作製します。
この頃の3Dソフトはかなり色々の事が出来るようになってきました。
なんと音声データーを投入するだけで勝手に口パクのアニメーションが作製できてしまうのです。
日本語を話すので日本女性のキャラクター、そして
最近発表されたモデルを使用してみました。
気になる点は、パラメーターの設定の度合いが少し強すぎたのか、口の動きが激し過きる感があるのと、「・・・楽しいロボット達を・・・」の部分が少し外人っぽい事でしょうか。
宜しければ下にあるFLASH動画をご笑覧下さい。Id01_56_13

どうでも良い事ですが画像クリックで拡大します

◇動画1
(FLASH動画をアップしました)
820KB 18秒のムービーです。宜しければご覧ください。
再生はエンドレスですので適当なところで、プラウザーの戻るボタンで本文にお戻りください。

MOVIE(1)
(2007/3/30)  

◇行動をプログラムする
前の動画をご覧になってお気づきになられたと思いますが、ナレーションをしながら、ただ突っ立っているのは不自然ですので、ほんの少しだけ動作に変化を与えてみました。Id01_56_15
画像クリックで拡大します

調整するには行動に関するパラメーターを、時間軸にそって変化させていきます。
新機能で、音声波形を見ながら変化させる事が出来るようになりました。
ちょうど、ロボザックの、各サーボ(関節)を動かすプログラミングと似ていますね。

◇動画2

(FLASH動画をアップしました)
820KB 18秒のムービーです。宜しければご覧ください。
再生はエンドレスですので適当なところで、プラウザーの戻るボタンで本文にお戻りください。

MOVIE(2)

「皆さんこんにちは・・・」の所でうなずかせてみました。
そして、「ありがとうございました」のところで、最敬礼をさせました。細かい事ですが、お腹をかがませると、腕がお腹にめり込みますので、両腕の動きもそれに合わせて調整しなければなりませんでした。
ヒューマノイド型ロボットは、同様な関節(サーボ)の調整が必要になってくると思われます。
心してプログラミングにトライされてください。

(2007/3/31)


Line01s_45
 
今週、来週は比較的時間があるときですので、他にも色々トライしてみようかと思っています。
つづく

■あとがき
この後、58号でバックボディケース(背中)が登場します。付属のネジ(3×10mm)6本で、フロントボディ部に止めますが、併せてベース部と合体してとめる事が可能になります。
さらに59号ではバックパックの内側が登場します。うまくいけば、B.Tボードや音声ボードも正規の形で搭載できます。
但しこれから先、ベースボード(60号)など内部に組み込むパーツがありますので、マニュアルでは66号まで待ってから、初めて搭載の作業が行われるようです。

その点私の予定は明確です。ベースボードが来る迄はワイヤードリモコンで走行させ、バックボディケースも、バックパックも来たらどんどん仮装着していきます。
そして60号(2007/4/24)からは晴れてB.T接続による走行が可能になる予定です。
そうする事によって、事前に問題点も判明することでしょう。もちろん自己責任の範囲でですが・・・・

ID-01は、これから先が益々面白くなっていきますね。皆様お互いに頑張りましょう!

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コメント

テラさん おはようございます。

ロボットを落として症状が良くなった? ラッキーでしたね・・・・

落とした時は、頭部を取り付けてある首のネジ部分を再チェックしてみた方が良いと思います。打ち所によっては、取り付けてある2本のネジ穴にダメージが発生してしまうケースが考えられます。
ご存知のように、ID-01は首パンが出来なくなるとイニシャライズが不可能になりますので、そこでエラーになると先にすすめませんので・・・・

こちらは、2台のベース部の右側だけが何故か1.5Vで回らないのですが原因が分かりません。
仕方がないので、2台ともばらして最良部品を集め、ベスト構成のものを選別中です。
そして、良版と普通版を2台並べて、何が問題なのかを比較判断しようと思っています。
テラさんの言われる、パーツの当たり外れかもしれません・・・

投稿: ふみのへや | 2007年4月 7日 (土) 07:51

こんばんは、昨日は不覚にもロボットを床に落としてしまったのですが、打ち所がよかったのか、キーボードからの操作ができるようになりました。
 私の場合、偏芯運動は、あまりきにならない程度になってしまいました。走行しても問題ない程度だと思っています。

当初、シャフトを設定した当時は、どうしてこんなに不安定な取り付け方をするのか不思議だったのですが、今回車輪をとりつけて自分なり納得してしまいました。どうやら、車輪をとりつけることによって、安定するようになっているのではないかと思われます。しかしながらパーツにも当たりハズレがあるようですね。実際、今回取り付けた車輪のネジ穴のひとつがドライバーが入らないくらいの大きさのものがあり、強引に入れたら塗装が剥がれてしまいました。以上です。

投稿: テラ | 2007年4月 6日 (金) 23:09

かいちょさん お久しぶりです。

以前は貴重なご意見頂きましてありがとうございました。

諸々のお話し全て了解しました。
かいちょさんの検証でも、変芯は起きているようですね。

こちらの方は、先週に対策を行いましたので、ある程度は収束しました。

走行中の偏芯運動の検証方法は、今週号で述べていますので(まだ中途半端ですが・・・)、宜しければご覧下さい。テスト環境が整い次第、行ってみようかと思っています。
果たしてやる意味があるのかはわかりませんが・・・

今日15:00から24時間、ブログのメンテナンスが始まりますので取り急ぎコメントさせて頂きます。

ありがとうございました。又、お知恵を貸してください。

投稿: ふみのへや | 2007年4月 3日 (火) 14:49

おひさしぶりです。
以前の、「車輪が軸にはまり込むので、偏芯は無くなる。」
と言う説は見事に外れてしまいました。
今回モノが来て改めて見てみると、
車輪の内径が軸の外径より約1mm大きくしてありました。
その状態だと、ロボが接地している場合、車輪と軸は側面から見た時、軸下側の一点で接する事になります。
(実際は軸の長さ分の線)
その事で摩擦抵抗を最小限に抑える様、設計されていると思われます。
この状態から車輪のブレを無くすには、軸を作り直してベアリングを入れるしか手は無く、大改造になってしまうので、個人的にはこのままで行こうと思います。
駆動軸については、接地したときの車輪の中心と、駆動軸の中心がズレている可能性があるので、偏芯を無くすよりある程度自由に動く様にした方がいいかも知れません。

我家のロボもふみさんのマネをして、ロン毛ケーブルを内蔵しました。
改めてギヤBOXを見てみると、元々は内蔵する予定だった様にみえますね・・・。

投稿: かいちょ | 2007年4月 3日 (火) 14:22

おにゃにゃさん おはようございます。

先週は原因を究明すべくこの問題に取り掛かってきましたが、直接原因が未だ判明していません。

現在、小型のCCDカメラを駆動輪の軸線上にセットして、走行中の「変芯運動」が撮れないかを検討中です。
カメラの固定方法がまだ定まらなくて、施行錯誤しております。
長いアームはブレが大きくなり、まだ「変芯運動」が確認できていません。

「走行中には本当に消えるのか?」
うまくいったらリポートしたいと思います。

投稿: ふみのへや | 2007年3月28日 (水) 08:01

ふみさん おはようございます。考察拝見しました。やはり、構造上の問題のようですね。以前にご紹介したイタリアでの大改造も理由がわかるような気がします。しかしながら、走行結果からすると、あそこまでやる必要性には疑問がありますね。本格的に走行出来る60号以降の状況次第で対処を考えてみようと思います。

ありがとうございました。

投稿: おにゃにゃ | 2007年3月28日 (水) 07:33

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