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いそぷろのブログ

おもしろいことを考えていきたい

【自作ロボット製作】四節リンクの脚をつくる!その1

今回からArduinoで制御する 四節リンクの脚をつくります

脚部の試作というカタチで色々な脚をつくり、最終的に比較とかもしてみたいと思います

 

サーボモータで動く脚を設計~製作までできれば、歩行ロボットをつくれる日もかなり近くなります

 

製作の工程は以下のようにおこないます

  1. 構想設計(スケッチなどで行う)
  2. 詳細設計(3DCADで本格的に)
  3. 3Dプリント
  4. 電子回路設計
  5. 電子回路実装(実装という言葉でいいのかな?)
  6. 最終組み立て

 

まあ毎回この順番でやっているわけではないですが、大体はスケッチで雰囲気をつかんでから3DCADで設計をしていきます

 

構想設計

とりあえず脚部の構想設計から入ります

普段は構想設計段階でCADは使わないですが、今回は見せるためにRhinocerosで描いています(普段は紙とペンで適当に描いてます)

【自作ロボット製作】四節リンクの脚をつくる!その1

さて構想設計では大まかな形と寸法で描きます

 

【自作ロボット製作】四節リンクの脚をつくる!その1

さて、この画像だけだとわからないとおもいますが

サーボモータ(SG90)と、それに組み合わせる部品を描いてあります

設計する部品点数はこの時点では4つ

 

わかる方にはピンときますが、画像ではサーボ1個しか使っていません

これで脚と呼べるのか?

→試作一発目は自由度1(サーボ1個)で作ります、その後上手く動きそうであれば自由度2でつくろうと思います

 

【自作ロボット製作】四節リンクの脚をつくる!その1

わかりやすいように部品同士を離してみます

青い部品、赤い部品 x 2、緑の部品、サーボモータと分かれてあります

これらは今の段階ではディテールも描いてありませんし、厚さも決めていません

後々、詳細設計で3Dモデリングする段階で決めていこうとおもいます

 

【自作ロボット製作】四節リンクの脚をつくる!その1

今までの画像をみても動き方がわからないという方も多いと思いますので、ここで動き方をみていきます

試しにサーボモータの角度を20度、上げ下げした絵を二種類用意しました

 

まあ動きとしては

サーボの角度を変えれば、青い部品が垂直に上下する

 

というシンプルな動きです

 

【自作ロボット製作】四節リンクの脚をつくる!その1

ここで寸法もみてみます

一応寸法をこのように決めてあります、後で変更するかもしれませんが。

今回つかうサーボ(SG90)のトルクが1.8kg/cmですので、脚の先端付近には0.6kgの力がかかると思います(1.8kg / 3cm = 0.6kg/cm)

※このあたりの計算は力のモーメントを参照のこと

 

【自作ロボット製作】四節リンクの脚をつくる!その1

あと最後に赤い部品について

今までの画像では2つとも同じ長さで描いてありましたが、

後半になってからサーボホーンの両端にネジ留めしてつかったほうが、力のかかりかたもよくなるし、安定性・耐久性もあがるよね…

と気づき赤い部品の一方は長めに、もう片方は長くする必要がないためそのままにすることにしました

 

別にサーボホーンの片側だけにネジ留めするような使い方でも、歩行ロボットはつくれたりしますが

今回は試作したあとに少し負荷をかけて実験してみたいと思っているので、両留めにします

 

はい、構想設計はこんな感じです

次から詳細設計に入ります

悩みながらモデリング(メイキング)していく様子を動画(声あり)にしようかなと思っています

もちろん画像中心でもわかるような記事を書く予定

 

構想設計はスケッチでやる人、CADでやる人、CADでやってそのまま詳細設計にすぐ入る人…と色々な手法でやる人がいます

みなさんに合ったやり方を見つけられると良いと思います

 

おわり