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2007年9月 4日 (火)

週刊myRobotを作ろう(73)

■更新情報 マニピュレーター化への一歩 (2007/9/6)
■更新情報 動画もUPしました (2007/9/6)
■更新情報 マニピュレーター化への一歩(続編)(2007/9/8)
 
■79号『ロボットハンドの前腕部』
いよいよ、ロボットハンドの前腕部ケースがきました。
内部は、ギアボックスになっています。
今まで保管していた、76~78号のギヤ、モーター、指などを、この79号の前腕部に組み込む事が可能です。
メカ部分については、その殆どが今週組みあがりますので楽しみです・・・Id01_79_02
前腕ケース(上・下)、金属シャフト、3×10mmネジ3本
   
◇組み立て
腕から先の部分だけなので、組み立て自体は難しくありませんが、いくつかのポイントがあります。Id01_79_04
側面から見たモーターボックス(画像クリックで拡大します)

①モーター取り付け上のポイント
モーターの後ろにコンデンサーがいくつか付いていると思います。
ロボットハンドを組み上げて、通電テストをしたところ、モーターが全然回りませんでした。
原因を調べたところ、取り付けられていたコンデンサーの位置が悪く、モーターのセットポジションが微妙にずれて、ギア部分に余計な力が加わっていた為ででした。
ペンチでコンデンサーをモーターに押し付けるように、形を整えトライしたところ無事解決しました。
私のモーターだけのレアケースであって欲しいと思っています。

②ギアの種類
ロボットハンドの各ギアは同じような形状をしていますが、それぞれ軸が長かったり、2段ギアの大きさが異なっていたり・・・それを、2段に組むなどと複雑です。
間違いやすいので、一度全部のギアを仮組みしてから、改めてグリスを付けて本組をされた方が宜しいかと思います。間違ったギアの組みなおしは手が汚れますので・・・・

③半円ギアの位置合わせ
中指の半円ギアの端にある”U”の字マークと、ギア付き金属シャフトについている半円ギアの突起(端から3番目)を合わせます。
組む前に、U字マークと、金属シャフト付き半円ギアの突起に、マジックインキなどでマークしておくと位置合わせが楽になります。

◇ロボットハンドの構造
●ベルトとオプチカルエンコーダーが無い
前回も申し上げました通り、モーターからプーリーとベルトによる伝達系統が無く、モーター軸からウォーム・ホイールギアにより、各ギアに動力が伝達されていきます。
さらに、もうひとつの特徴は、角度センサーであるオプチカルエンコーダーも付いていません。
半円ギアの位置合わせだけで、指の位置をどう認識するのか、不可思議に思っています。

ロボットハンドをモーターで回してみると、3Vくらいでは非常に動作が遅く感じられます。
一方、69号、インサイドID-01によると、腕に配線されている5芯ケーブルには、通信伝送用、7.5V(eneloopは6.5V)、3Vの電源が繋がっているようです。
7.5Vの電圧でドライブすればスピードは速くなりそうですが、ポジション把握は難しくなりそうです。いったい、どのような仕組みで「指の開角度」を把握するのか、89号のコントロールボードが来るのが楽しみです。Id01_79_05
   
●腕軸の回転
もうひとつ、ロボットハンドの腕は、軸回転できるように設計されているようです。
来週80号についてくる、「ロボットハンドのひじパーツ」を取り付けると、詳細が判明するのですが、手動で腕軸がクルリと350度くらいは回るようです。Id01_79_06
NO.89のPDFマニュアルより

今週号のパーツには、それを受ける溝が彫ってありますが、一部出っ張りがあり、360度以上は回らない構造になっています。内蔵されているコントロールケーブルがよじれてしまうのを防止する為であると思われます。
この軸回転を、なんとかパワー化したいところです。

◇動作テスト
組みあがったロボットハンドの動作テストを行いました。
実際には、89号のコントロールボードがきてからでないと、動作スピードは分かりませんが、出来れば6.5V(eneloop)の電圧で、きびきび動いて欲しいと思っています。Id01_79_13
指の動きをコマ撮りしてGIFアニメ化してみました
      
と、こんなところで、今週の組み立てはお開きとなります。
ケースをかぶせてもかまいませんが、80号のひじパーツを組む際には取り外さなくてはなりません。
その辺りは、自己責任でお願いします。

しかし、片指しか動かないこの掴み方、なんとか両方の指で掴むようにしたいものです。

Line01s ■74号のLEDハンドライトを扇風機に
暑くなったり、涼しくなったり、それでも秋の気配が少しづつ忍び寄っているようです。
季節外れの感はありますが、またもやID-01の扇風機を作ってしまいました。
74号の白色LEDハンドライトについている、5mmLEDを取り外し、前号でご紹介したQ-STEERについている6mmのマイクロモーターを取り付けてみました。Id01_78_02
画像の中央がQ-STEERの、直径6mmのマイクロモーターです   

LEDが付いている基盤のハンダを外せば、ミニUSBが付いているコードをそのままモーターに繋ぐだけでOKです。Id01_78_20
   
ハンドライトケースの5mmの穴をほんの少し広げれば、6mmのマイクロモーターを取り付ける事が可能です。Id01_78_21
5mmLEDと同様に取り付けが可能なマイクロモーターは便利ですね

マイクロモーターの先に、100円ショップで売っていた、ミニ扇風機の羽を取り付ければ作業完了です。Id01_78_19
    
ID-01の電源を入れ、音声で、「起動」「ツール左(又は右)」で、無事、ミニ扇風機は動きました。
PC-CONTROLや、プログラムからも起動、停止ができますので、色々楽しめます。Id01_79_07
RCヘリのトラッキング調整用マーカーを貼ってみました
左は停止、右は起動です(画面クリックで拡大します)

   
先週ご紹介した「Q-STEERハイパフォーマスンセット」は、マイクロモーターが2つ付いているので、ひとつはラジコン用に、残るもうひとつは、この扇風機用など、色々な利用方法がありますね。Id01_79_12_2
左右に扇風機、左腕には腕の曲げ伸ばしリンケージが付いています
  
Line01s_2 ■マニピュレーター化への一歩
ロボットハンドのパーツが揃ってくるにつれ、中途半端な腕先の動きが気になってきました。
腕の上下と、1本指の開閉しか出来ないこの事実。
これで、何が掴めて、何が出来るのでしょうか?

この問題に対し、”た”さんは、リンケージロッドで腕の曲げ伸ばし機構を作製されました。
一方、ラッチさんは、腕の曲げ伸ばしをラジコンサーボでパワー化する事に成功されました。

そのラッチさんから、今回、肩が左右に開く動きをサーボ化に成功した・・とのレポートが届きました。

◇肩の開きをサーボ化
ID-01をご覧になると、肩の部分に腕を左右に開く関節があるのを確認できると思います。
ラッチさんは、この関節の中に、ラジコンのサーボを組み込みに成功されました。
この部分は、構造がかなり複雑で、狭い事もあり、かなり苦労された・・・との事です。Dscf5092_2

こんな形で肩のステーに小型サーボを組み込むのですね
  
前回ヒジの動きをサーボ化しましたが、それよりも若干大きくパワーのある、サーボを使用されたようです。Dscf5097_2
サーボの種類は大小沢山ありますので、選択肢、取り付け方法は色々あるのではないでしょうか・・・・


◇動画1
送られてきたラッチさんの動画です。
タイトルなどを入れずに、原画のままFLSH化しました。
ラジコン4CHを使用して左右腕の曲げ伸ばしに加え、両肩の開き動作を付け加えた・・・との事です。
サーボモーターの音とともに、軽快に動いていますね。
Id01_79_15
ラッチさんの動画よりキャプチャーしました

曲に合わせれば、ラジオ体操とか、ダンスなども踊れそうな気がします。ラッチさん、是非トライを・・・

(FLASH動画をアップしました)

698KB 約7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。

MOVIE1 (2007/9/6)

さすが達人のラッチさん、レポート有難うございました。

これから先、片指を両指で掴めるようにしたり、腕軸の回転のパワー化など、腕が自由にコントロールできる・・・腕のマニピュレーター化を、達人達のお知恵を拝借して、すすめて行きたいと思っています。

◇新しいパワーソース
私も、扇風機に使用したマイクロモーターに続き、新しいパワーソースを見つけました。

こんどのモーターはマイクロモーターよりは、はるかにパワーがあります。
しかもコントロールアンプ・モーターを含めて、3.0Vで稼動するので、ID-01から給電出来るため大変好都合です。
分解できて、中身が取れだせたらレポートするつもりです。しばし、お時間を・・・・
(2007/9/6)

Line01sマニピュレーター化への一歩(続編)

つい先ほど、前文で「片指を両指化したい」・・・との話をしたばかりでしたが、”た”さんから、両指を動かした・・・との、衝撃のメールが届きました。しかも、サーボは使わず、オリジナルの機構を改造した・・・との事です。
それでは、早速、衝撃の「ID-01 右手の両指の開閉化」をご覧ください。
尚、各画像はクリックすると、拡大してご覧になれます。

「ID-01 右手の両指の開閉化」       by ”た”

1. 開閉機構の概要
図のように、中指の歯車と等速で逆回転のクラッチギヤに、リンク機構を仕掛けて固定指を動かします。Photo_6
     
2.プレートBと特製リンケージ
プレートBは1mmのアクリル板、リンクケージは虫ピンにM2の平ワッシャ-をハンダ付けしました。B

老眼が進んだのか、ハンダ付けが難しかったです
    
3.組立て
3.1 プレートBを固定指に取付け
固定指は、腕のケースに嵌め込んで固定する部分をあらかじめ削り取って、継ぎ手で一体化しておきます。
継ぎ手は、見栄えを考えて指の中でボルト締めしております。Photo_5
     
3.2 クラッチギヤにリンケージ①を取付け
クラッチギヤのクラッチ機構に支障が無い位置(半月ギヤの最上部)にφ1の貫通穴を開けます。
なお、貫通穴はギヤシャフトを嫌って開ける必要があります。
貫通穴にリンケージ①を差込み、突き出た部分を折り曲げて抜け止めとします。Photo_4
     

3.3 リンケージ②を取付け
まず、ギヤと指を取付けてギヤや指が滑らかに動くことを確認します。(モータは取付けません。)
リンケージ②をセットします。ロットの長さは、指の開閉と半月ギヤの関連をみて、割り出します。
ここが重要で、ご自分の指先で、ギヤを回して何度も何度も納得がいくまで調整してください。Photo_3

根気がいります(画面クリックで拡大します)
    
3.4 腕のケースと干渉する部分を削る
ただ、ただ ひたすらに、”あてがっては削る” の繰り返しです。
(ここは、ひたすら忍耐です。見栄えに影響します。)Photo_2
    
3.5 完成
モータを付け、すべての部分が無理なく動くことを確認します。60mA前後で動けばO.Kです。Photo

ただし、開閉端の確認センサーがありませんので目視で確認してください。クラッチは、反対側のケースを付けていないため、うまく働かない可能性があります。

よければ、腕ケースを付けて再確認!!   完成です。

詳細は割愛しましたが、いるのは根気だけで、購入品とか特別なものは必要なく、納得のいく動きが得られ、自己満足しております。
                                        以上

-----------------------------------------------

中指と、他の指(上・下指)の動きは正反対の回転をします。
ギアにより金属シャフトと反対向きに回る中指、これに対し、リンケージの利用で金属シャフトと同方向に回る上指と下指・・・ まさに、巧みの技巧です。

虫ピンのリンケージなど手近にある素材を利用され、そして、オリジナルの機構を活用しながら、大変、巧妙に改造されたようですね。
一方で、素材の加工、右ハンドパーツの加工など、根気以外にも、かなり高度な改造技術が必要のようです。
アイデア溢れた素晴らしい作品に仕上がっていますね。
80号のヒジの部分が来れば、いよいよ右腕に取り付けできます。
是非、実際に物を掴むテストを行って頂き、そのテストレポートを頂ければ・・・と思っております。
達人の”た”さんからの素晴らしいレポートでした。

”た”さん、どうも有難うございました。                  
(2007/9/8)


Line01s_2 ■あとがき
ロボットとは関係ないのですが、この頃、ロボザックのサーボとか、ラジコンのサーボとかをいじっているうちに、ラジコン飛行機、ラジコンヘリの興味が復活してきました。

と、言っても、実際に飛行機やヘリを飛ばすには、プロポの整備やら、エンジン、リンケージ周りのオーバーホール、機体の調整など、下準備が大変です。
そこで手持ちのラジコンシミュレーターで楽しむ事にしました。Id01_79_10s
木の葉一枚一枚が風でそよぎ、ラジコン機を木に引っかけると葉が散ります

RealFlightというラジコンシミュレーターですが、現在はバージョンアップして”G3.5”になりました。
バージョンアップするたびに、ソフトとラジコン型コントローラー(InterLinkTM Plus)を含めて、セットで購入が必要です。
バージョンに合わせたコントローラーが無いとソフトが起動しないという、とんでもないシミュレーターです。Id01_79_09
古いバージョンから買い換えてきましたが、今までにコントローラーを4台も買わされてしまいました。(Normal→G→G2→G3)
おまけにG3.0にバージョンアップした時は、動きが非常に重く、描画の解像度を下げる必要があったのですが、G3.5にV-UPしてからは、それらが改善され動きがかなり滑らかになりました。
風速によって、木々の葉っぱがゆらぎ、吹流しがはためき、雲が流れます。
機体も、プロペラ機(模型エンジン、ガソリンエンジン、ターボプロップ)、ジェット機(パルスジェット、タービンジェット)、グライダー、ヘリコプター、飛行船、垂直離着陸機(ハリアー)まであります。
飛行場も、20ヶ所くらい有り、色々なシチュエーションで楽しめます。
地形データーもかなり広がり、機上カメラや、機体追尾カメラで広いエリアを自由に飛びまわれます。Id01_79_14s
タービンジェット2基を積んだF-16を追尾カメラで・・・
霞んだ山の向こうまで地形データーが収録されています

  
これらの機体及び飛行場データーは、追加ソフトソフトが5種類、発売されています。
なによりも嬉しいのが、何回墜落しても、修理費がタダな事です。
RealFlightのWEBサイトから、DEMO版を無料でダウンロード(真ん中左のFreeDemo)出来ますので、そのリアルさを試されてみては如何でしょうか?
ただし、使用するPCのグラフィックボードと、CPUは、それなりの性能が求められますのでご注意ください。

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コメント

KENです。

前回<週刊myRobotを作ろう(72)>の

>「手首を回転させる」とは!

もともと、あったのですか!

後は、回転機構をどうするかですね。

実現しそうな方?いらっしゃいますね?

きっと!

投稿: KEN | 2007年9月 5日 (水) 11:11

KENさん こんにちは。

80号のパーツにある手首を回転する機能を利用して、なんとかモーターで回したいなと考えています。

私は、80号がきて構造を良く見てから、色々考えてみようと思います。

投稿: ふみのへや | 2007年9月 5日 (水) 12:36

ふみのへやさん こんばんは た です。

どうやら指の開閉は自己責任のようですね。クラッチがカチッと鳴ったら止めるのではないでしょうか?
 おまけに可動するのは1本で、把握物は固定指の方向にずらされますね。
 固定された塔の物体を掴もうとしたら、どうなるんでしょうね。
 ID-01がずれるか、塔がずれるか、はたまた指が折れるか? です。
 あれだけの歯車機構を備えるならば、アームトロンのように、常に把握物が中心くるようにしてほしかったですね。 失望です。

投稿: た | 2007年9月 5日 (水) 20:50

”た”さん こんにちは。

指の開閉はクラッチが鳴るまで・・・
なるほど、確かに両脇にストッパーが付いていますね。

ハノイの塔を積み上げるには、両指が動き、掴んだ物が中心に来る構造・・・確かに、必要そうです。
さらに、腕軸の回転や、左右に腕を開く事も必要のような気がします。

ある意味で、デアゴさんは、ユーザに「改良の余地・・・」という、プレゼントをしてくれているのでは?  と考えてみるのも面白いかもしれませんね。

最終的には、オリジナル、マニピュレーターの設計が必要そうです。

投稿: ふみのへや | 2007年9月 5日 (水) 21:20

Alltilesが表示されません。VisualC
Clikeの二種類のみです。おしえてください

投稿: 中山 | 2007年9月 7日 (金) 06:17

中山さん こんにちは。

ご質問の内容が、良く分かりかねます。

Visual C-like Editorで表示されない・・・という事でしょうか?

もう少し、詳しく教えてください。

投稿: ふみのへや | 2007年9月 7日 (金) 09:54

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