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RS306MDのギアを補修

 VS-C1(PS2ワイヤレスコントローラ互換)対応のモーションプログラムの作成中に、股関節のRS306MDの稼動範囲を間違えて、ギアが欠けてしまいました。以前にもRS306MDのギアが欠けていましたので、まとめて3個補修することにしました。金属ギアにはしたいのですが、金属ギアは高価なのでプラスチックギアにしました。
購入したギアとグリス
 プラスチックギアは補修用に3つと予備用に1つの計4個、ギア用グリスを1つ購入しました。発注時にプラスチックギアの在庫がなかったのですが、意外とすぐに入手できました。

 モーション作成で大きな負荷がかかると、RS306MDはすぐにギアが欠けるので注意が必要である。

改良部品 RS306MDのギアを交換するため股関節の部分を分解したついでに、弱そうな箇所の部品を強化してみました。回転させる箇所で、隙間にちょうどよい厚さの廃棄するプラスチックがあったので、リサイクルして切り出しました。サーボホーンを逃げるように大きな穴を開けて、股関節部分のU字型ブラケットに貼り付けました。プラスチックの形状はリサイクルのためこのような形になっただけで、一部欠けている形状に意味はありません。

 組み上げてみたところ、気持ち遊びが無くなりしっかりとしたようです。テフロン製ではありませんが、スベリはいい感触で、動作的にもスムーズです。
改良部分
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    RS306MDが早くもギア欠け

     RZ-1の軽量化の改造に伴いすべてのモーションプログラムを修正していた時の出来事でした。ROBOZAKで提供されていた側転のモーションを修正していて、腕からカリカリと異様な音がしはじめて次第に脱力したようになってコントロールできなくぶらぶらになりました。側転のモーションはRZ-1の全重量が両腕にかかるので、負荷が非常に大きいためのようです。脚の直交化のRS306MDへの負荷はあまり大きくないようですが、こちらはネジが緩みやすいという問題がありそうです。

    RS306MDのギア欠け 問題のRS306MDで発生した歯の欠けたギアは最終段ギアではなく、中間ギアの別の2つ(2回も発生)でした。HSR-9848HBでは最終段ギアだけが壊れやすい特徴がありましたが、ギアの材質の違いか負荷のかかり方の違いか壊れるギアの場所が違いました。壊れるギアはケーブルの長さの関係で肩の軽量化で利用しようとしたサーボのギアと交換して即日修理しました。ギアを入手するまでは肩の軽量化の検討とモーションの変更は中断せざるを得ない状況となりました。

     写真は1回目の時のもので、ピンボケですが右側にあるのが、歯が欠けて壊れたギアです。2回目はその隣のギアでした。因みに一番大きなギアが最終段ギアでベアリングが上下に2つ入っています。

     従って、RZ-1の腕に使用するRS306MDは金属ギアに交換しないと危ないということになります。それにしてもギアが小さいのにはびっくりで外形が小さいので当たり前といえば当たり前ですが、大きな負荷にはプラスチックギアのままでは弱いですね。RZ-1の腕のサーボを元のHSR-9848HBに戻して、肩の軽量化にRS306MDをまわすということも検討しています。思わぬところに伏兵がいて、とりあえず側転モーションは封印することになります。

     ところで、ロボゼロでは大丈夫なのでしょうか?軽量だから大丈夫だと思っても過激なモーションは注意が必要でしょう。
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      RS306MDのTTLコマンドのテストボード

       手元にある秋月電子のUSBシリアル変換モジュールを使って、RS306MDのTTLコマンドの操作ができるようにあまり物でテストボードを製作しました。

      TTL<br />
コマンドテストボード RS306MDとの通信はRS232Cでもいいのですが、なぜ、このモジュールを使うかというと単に手元にあったこととケーブル接続だけで5V電源がPC側から供給されるからです。

       基板にはそれ以外に送受信の示す各々LEDと全二重を半二重にするための簡易的な回路を盛込んでサーボの接続端子を2つ設けました。2つにしたのはIDの違いで区別されるかをチェックするためです。

       問題は、RS306MDの信号線が1本なので送受信は1本で半二重通信という形式で行なうことになるので、回路を工夫しないとそのままでは送受信できません。コマンドを送る送信だけであれば、そのまま直結して接続することはできます。半二重変換回路は簡易的な回路例Aとバッファを挿入した回路例Bを示しますので、参考にしてください。(2011/4/27回路例Bを修正)
      回路例A回路例B
                回路例A                      回路例B

       回路例Aでは送信はできましたが、受信はうまくいきませんでした。回路例Bでは送受信共にうまく出来ました。なお、TTLコマンドはPCのターミナルでマニュアルで操作できますが、miconoさんが便利なソフトを開発されているので、これを利用することをお勧めします。

      http://web.me.com/micono/rx/rs30xpacketutil.html

      【注意】
       本回路による事故や故障の責任は当方では負いかねます。あくまで自己責任で行なってください。
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        RS306MDの動作方向をMR-C3024で変更

         RS306MDの動作方向の変更をroboBASICのDIR命令で行なうと、サーボの動作パルス幅の違いでモーションの動作が少し左右非対称になることがわかりました。そこで、miconoさんからRS306MDの設定変更の情報とヒントを頂き、予備のMR-C3024のマイコンボードを利用して、RS306MDにソフトで送信するだけでRS306MDの設定が出来ることがわかりました。なお、RS306MDの設定変更する詳細なコマンドは取扱説明書を参照ください。

        さらに、miconoさんのブログもご覧になるととても参考になります。 

         但し、RS306MDのコマンド方式とPWM方式を混在させることはできませんので、あくまでもRS306MDの初期設定だけの専用プログラムをroboBASICで実行させることになります。RS306MDのコマンドの中には返信でデータも入手できるコマンドもありますが、半二重の回路が必要になるので簡単にはできません。そのため、今回は送信のみのプログラムです。

         RS306MDの動作方向を切り替えるMR-C3024を使って、roboBASICでプログラムした例です。外部表示はMR-C3024のLCD端子に、設定変更したRS306MDはMR-C3024のRX端子に接続するだけです。なお、ここではサーボは何も動きません。そのため、液晶表示かLEDの点灯でステップを確認するしかありません。間違っても、FlashROMに書き込んでいる最中に電源を落とさないように注意してください。

        【2011/4/23修正】
         取扱説明書 ver.1.11の修正で、ver.1.12ではフラッシュROM書込みとサーボ再起動をまとめて指示ができなくなっています。そのため、フラッシュROM書込みの送信データを変更しました。


        '============ RS306MD Setting program 2011/04/23 ===========
        DIM RR AS BYTE
        DIM i AS BYTE

        main:

        OUT 52,0

        PRINT 12 'CLS
        PRINT "RS306MD Servo"
        PRINT 13 'CR
        PRINT 10 'LF
        PRINT "Direct Revers"

        DELAY 1500

        'Foward/Revers Select
        GOTO flag1

        flag0:

        PRINT 12 'CLS
        PRINT "RS306MD Foward"
        PRINT 13 'CR
        PRINT 10 'LF
        PRINT "Setting Start.."
        OUT 52,1
        DELAY 500

        'Servo Foward command
        ETX 115200, &HFA 'Hdr
        ETX 115200, &HAF
        ETX 115200, &H01 'ID
        ETX 115200, &H00 'Flg
        ETX 115200, &H05 'Adr
        ETX 115200, &H01 'Len
        ETX 115200, &H01 'Cnt
        ETX 115200, &H00 'Dat
        ETX 115200, &H04 'Sum

        GOTO main_exit

        flag1:

        PRINT 12 'CLS
        PRINT "RS306MD Reverse"
        PRINT 13 'CR
        PRINT 10 'LF
        PRINT "Setting Start!"
        OUT 52,1
        DELAY 500

        'Servo Reverse command
        ETX 115200, &HFA 'Hdr
        ETX 115200, &HAF
        ETX 115200, &H01 'ID
        ETX 115200, &H00 'Flg
        ETX 115200, &H05 'Adr
        ETX 115200, &H01 'Len
        ETX 115200, &H01 'Cnt
        ETX 115200, &H01 'Dat
        ETX 115200, &H05 'Sum

        main_exit:

        OUT 52,0
        DELAY 1000

        PRINT 12 'CLS
        PRINT "RS306MD FlashROM"
        PRINT 13 'CR
        PRINT 10 'LF
        PRINT "Writting Start!"

        FOR i=0 TO 1
        OUT 52,0
        DELAY 500
        OUT 52,1
        DELAY 500
        NEXT i

        'FlashROM WRITE by ver.1.12
        ETX 115200, &HFA 'Hdr
        ETX 115200, &HAF
        ETX 115200, &H01 'ID
        ETX 115200, &H40 'Flg 60 -> 40
        ETX 115200, &HFF 'Adr
        ETX 115200, &H00 'Len
        ETX 115200, &H00 'Cnt
        ETX 115200, &HBE 'Sum 9E -> BE
        PRINT 12 'CLS
        PRINT "RS306MD FlashROM"
        PRINT 13 'CR
        PRINT 10 'LF
        PRINT "Writting Complet"

        FOR i=0 TO 2
        OUT 52,1
        DELAY 500
        OUT 52,0
        DELAY 500
        NEXT i

        DELAY 1000

        END
        '=================================================

         見事、動作方向のリバースに成功!

         この実行した結果、RZ-1の右半身のRS306MDをリバースにしましたので、モーションプログラムの初期設定でDIRはどちらも0に設定します。ゼロポイントの変更は必要ですが、モーションは90%ぐらい変更しないで問題はおきませんが、重心がかわったので微妙な重心でバランスしていたのは多少修正が必要となりますが、とても修正がやりやすくなります。

        DIR G6A,1,0,0,1,0,0
        DIR G6B,1,1,0,0,0,0
        DIR G6C,0,0,0,0,0,0
        DIR G6D,0,1,1,0,1,0


        【注意】
         本プログラムによる事故や故障の責任は当方では負いかねます。あくまで自己責任で行なってください。
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          RZ-1の補修(メンテナンス)

          肩のサーボ RZ-1が机上から落ちそうになったため、肩部のサーボのギアが欠けてしまった。この箇所のギア欠けは初めてで、ギアを交換するのがちょっと難しい。マイコンボードを外さずなんとか交換できました。

           床に激突はしなかったが、LCDのアクリル保護板もヒビが入ってしまった。新たに、アクリル板から丁寧に切り出して交換しました。転倒時の衝撃吸収クッション用スポンジも交換した。フロントの装いがきれいになった。

           何度も転倒しているため、アルミ製のボディーカバーが歪んでいたのをこの機会に直して形を整えておきました。バックのボディーカバーにも転倒時の衝撃吸収クッション用スポンジを追加しました。自分で製作した部品もすぐ製作できるので、メンテナンスは即日完了できます。
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            RS306MDの部品購入が可能

             フタバ産業インターネットショップにて、RS306MD関連が「ロボット」(カテゴリー)のオプションとして購入できます。当然、RS30Xシリーズのサーボ本体も購入できます。
            BS3354
            ・サーボホーン(BS3354)          :¥472
            ・フリーホーン(BS0168)          :¥472
            ・サーボホーン固定ネジ(BS0532)      :¥189
            ・ギアセット(BS3395)           :¥472
            ・RS30Xシリーズ用ケースセット(BS3396)   :¥472
            ・RS30Xシリーズ用軸付ボトムケース(BS3397) :¥283


            しかし、M1.7のネジ類は他の用途のための16mmまでしかありません。もしかするとケースセットについているのかもしれませんが、未確認です。なお、M1.7で8mm以上長いものはインターネットで探してもみつかりません。したがって、M1.7の長いネジはロボゼロで入手するしか方法がないので注意が必要です。
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              HSR-8498HBサーボを修理

               RZ-1をバラバラにして改修したことにより、ジャイロが効かなくなったり、モーションの途中で動作が変になったり、とトラブルが多発しました。どうも痛んでいた配線が断線したことがトラブルの原因で修理することになりました。以前から危なそうな箇所は絶縁テープを巻いていましたが、根本対策が必要な時期に来たようです。

              (1)ジャイロは2つうち1つでも異常だと両方とも動作しなくなるようで、モーションプログラムでジャイロのパスル幅の値をPEEKコマンドで調べ、LCDに表示しながらジャイロの状態を見てわかりました。結局、ジャイロ出力のケーブルのどこかで断線していました。
              (2)モーションの途中で動作が変になるので、モーションのどの箇所かまたどのサーボか調べたら、サーボがニュートラルになることがわかり、配線のルーズコンタクト(切れ掛かった断線)が原因でした。

               そこで、サーボの修理です。すでに動作不良で交換したサーボもあるので、この際、まとめて修理することにしました。半田吸い取りだけは購入して、以前に分解はしているので手順はわかっており、素早く修理できました。

              左の写真は、HSR-8498HBの基板とモーターとの半田を取り去り、基板を外した状態

              手順1:基板とモータを半田付けしている3箇所の半田を半田吸い取りで、完全に取り除く。
              手順2:基板を取り出す。簡単に取り出せない場合は、まだ半田が残っています。
              手順3:ケーブルの半田付けを半田吸い取りで取り除く。
              手順4:半田コテを当ててケーブルを抜く。穴が開いていることを確認する。
              手順5:ケーブルにあるゴムパッキンを取って、新しいケーブルに通す。
              手順6:ケーブルを被覆を2mm程度剥いて、銅線を出す。
              手順7:ケーブルをVcc、GND、Signalを間違えないように半田付けする。
              手順8:配線を元通りに収める基板を元の位置に戻す。
              手順9:基板とモータの接続箇所の3箇所を半田付けをする。
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                またサーボモ−タのギアが壊れる

                購入したカーボンギア モーションを修正していたところ、どうも異常な動作をするようになってきたので、どのサーボモータかを探していたら、突然、サーボモータが唸りながら暴走した。これはサーボモータ内の最終段ギアの歯が欠けてしまうために起きます。ROBOZAKのサーボモータ(HSR-8498HB)のギアはプラスチックのため、サーボモータに過負荷がかかるとどうしても最終段ギアが壊れやすいようです。

                修理サーボモータ 予備のサーボモータもこれで最後の1つため、ギアを購入することにした。購入するギアは金属製にしたかったのですが、HSR-8498HB用の金属ギアはなくもしあってもかなり高くなりそうなので、予備を含めプラスチックギアを購入して修理する方がよいようです。そこで、購入したHSR-8498HB用カーボナイトギアセットですが、現在は売り切れになったみたいで、入手までに時間がかかりました。

                 1年に1回の割でサーボモータのギアが壊れるようで、HSR-8498HBは信頼性が低いようです。さらに、サーボモータを交換する序にRZ-1をいろいろ修理と変更をしました。
                ・修理で後ろ側のカバーを外したので、ジャイロへの配線が1本切れてしまい修理する。
                ・足裏に設置してあった光センサーは使い道がないので、少し軽量化のために取り除いた。
                ・後ろ側のカバーを留めるネジがバカになったので、本体のネジ穴を太いネジ用にタップでネジ切りする。 (バック・ボディフレームは予備で入手済なので、この次は交換するしかない)
                0

                  またもサーボのギアが欠ける

                   またも突然、サーボから異常音が発生しました。サーボのギア欠けは、これで2回目です。このサーボモータは欠陥商品なのでしょうかね?
                   あまりにも壊れやすいサーボです。かといって金属ギアに切替えるのは、4000円以上するのでこのご時世にあまりにも高すぎますね。
                   予備で購入しておいたサーボと交換するのも面倒なので、ギアだけ交換して復旧しました。ここのところRZ-1は不調でいろいろなところが壊れて修理の連続です。

                   いろいろ改造していることもありますが、電源ケ−ブルが切れたり、通信ケーブルが切れたり、LEDの配線が切れたり、マイコンボードのI2Cの通信が出来なくなったり、そろそろ寿命がきたのか心配です。

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                    今度はサーボのケーブルが断線

                     モーションを作成していたところ、どうも不安定で動きがおかしいので、調べてみると右足首が脱力している状態になることがあります。でも直立する時は正常なので、デモーションプログラムをいろいろ調べて試行錯誤してみましたが、わかりませんでした。

                     脱力した状態のときにケーブルを辿ると正常になることがありましたので、どうもケーブルがルーズコンタクト状態になっている箇所があることがわかりました。早速、予備のサーボモータとの交換(2回目)を行いました。

                     交換したら今まで不安定だったモーションが安定するようになりました。再度、再調整することになりました。早くも2個のサーボが駄目になったということは今後もメンテナンスにサーボが必要になるということのようです。
                    0


                      カレンダ

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