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RZ-1のハンドを自作製作(2)

 ハンドを自作製作(1)に続いて、今度は指の部分の製作に取り掛かりました。1mm厚のアルミ板からの切り出しと3mm厚のアクリル板からの切り出しを行い、穴あけを行いました。そのため、金ノコとヤスリがけで手が痛い。そのほかは、4mm長ネジとそのワッシャ、スプリング、スペーサーなどをホームセンターで購入してきました。材質は錆びないようにステンレス製やニッケルメッキなどの良質の物を択びました。

 準備ができたところで、まずは指の部分を組立て、穴の位置ずれなどの補正をします。ネジは長めの物を択んだので、5mm程度短く切断します。左右のホイールの間隔が48mmなので、3mm厚のアクリル板の指を4本と両端の補強2本に、10mmのスペーサーが3本で、ちょうど48mmとなりました。

 出来上がったRZ-1のハンドです。ちょっと大きめで熊手の様ですが、ROBOZAKのグリッパーよりは大分、小形になりました。

 出来上がったハンドのゼロポイントの状態で、この位置を基準になるようにホイールの位置を決めます。穴を開ける加工の時に、この状態を確認して空けないと位置が合わなくなりますので、注意してください。これでハンドが完成しました。
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    RZ-1のハンドを自作製作(1)

     ROBOZAKのグリッバーはザリガニのような不恰好さが気に入らず、ゼロポイントやモーションまでも作り直さないといけないので、グリッバーは諦めてハンドを自作で製作することにした。手本となる海外製の写真を基に寸法を読み取り、ラフな図面を起こします。

    (1) 予備で購入した創刊号のハンドブラケット(D)を加工します。先端を少しカットします。アルミなので実際はヤスリで加工します。次に、サーボモータを取付ける穴を開けますが、先端側の穴をそのまま利用するので、こちらで精度が決まります。それを基準にして後側の穴の位置を決めて、ドリルで追加の穴を加工します。

    (2)ハンドブラケットにサーボモータを取付けるには、サーボモータの出っ張りの部分を逃げる欠け部分をヤスリで加工します。欠け部分の位置出しは外したグリッパの穴を移すと簡単にできます。

    (3) 下側の親指に相当する部分は1mm厚のアルミ板から切り出します。真中の凹みは500円玉の直径で描き、複数のドリル穴を開けてから取除いて、ヤスリできれいに整形します。その後に、サーボモーターがキチンと収まるように位置出しして、木片に挟んで丁寧に曲げます。

    (4) 出来上がり部品で、サーボモータの出っ張りの部分を逃げる欠け部分を少し削ります。その後に、サーボモーターへの取付けネジ用の穴を空けます。ネジ止めしてから、グリッパーに付いていた薄型スプラインホーンと薄型ホイールホーンを取付けます。

     今回はここまでの製作で一旦終わります。かなり現実的になってきて、何とかできそうな感じになってきました。しかし、指の部分の材質の良いものを入手できるかが鍵になりそうです。
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      最初のフットブラケットに光センサーを組み込む

       モーション作成の時のバランスを考えて、新しいフットブラケットに交換せずに、今までモーションを作成していたので、最初のフットブラケットをそのままにして、55号と56号で提供された光センサーを取付けることにした。フットブラケットからフットカバーだけを外して、加工が終わるまで上に持ち上げておきます。

       まず、最初に加工するのは、穴の開いていないフットブラケットにドリルで同じ位置関係に穴を開けます。穴の中心位置がずれると今後のモーションに影響することも考えられるので、ポンチなどできちんと位置決めしてから慎重に加工します。穴の大きさはオリジナルは10mmありましたが、今回の加工では光センサーより少し大きい程度にして最小限の加工にしました。

       次に加工するのがフットカバーの端に光センサーのケーブルを通るために、ケーブル分の切込みを作ります。加工は金属ノコギリでまず切込みを入れて、カッターナイフでケーブルが通るサイズまで削ります。最後に、ヤスリできれいに整えれば、簡単に加工できます。見えないところなので、多少、大きくなっても問題はありません。

       足の裏には、すべり止めのシートを貼ってありますので、センサー部が見えるようにきれいに処理しました。シートが貼ってあり、光センサーが飛び出ることはないので、位置決めだけを慎重に行えばよく安心して設定することができました。これで、光センサーだけで4個も搭載したことになった。
       センサーからのケーブルの処理はROBOZAKのガイド通りに行い、序に、ケーブルを噛んでしまいそうな所には、らせん状の白い結束帯を取り付けました。リアカバーも少し大きくしているので、収納には全く問題なくできました。

       これで、階段を上るようなモーションでも動作させることができるでしょう。多分、ジャイロが提供されてからでないとうまく動作させることはできないのでしょう。
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        ボディカバーに部品・センサーを搭載

         本体に固定できるようになったボディカバーに部品やセンサー類を搭載しはじめました。前回の距離センサーに続いて、LED電光掲示板、その表示切替スイッチ、白色LEDライト(光センサー付き)、光センサー、音センサー、通信用コネクタなどを今回は取り付けました。

         LED電光掲示板のマイコンは電源が5Vなので、3端子電源を搭載しその表示切替スイッチと簡単な光センサー回路組み込んだ白色LEDライトを1つの基板にしてからフロントカバーに取り付けました。白色LEDライトは明るい時は消灯しており、暗くなる自動的に点灯するようにしてあります。

         薄暗くなると自動的に高輝度の白色LEDが点灯するので、正面からは眩しいぐらいになります。写真でもわかるように、これで青色LED、白色LED、赤色LED、赤外LEDの4種類のLEDが点灯していることがわかります。ちょっと消費電力が多くなり、心配なのでOFFのSWを付けようと思います。

         ボディーバランスは今の所は問題なく、従来作成したモーションをそのそのままで、側転、前転、後転なども出来ています。LCDも載せようとも思いましたが、重量が重くなるのでメンテナンスだけにして接続しやすいようにコネクタを取り付けました。

         少し胴回りが太くなりましたが、ROBOZAKのような肩の荷物がないのですっきりしています。距離センサーの下にスピーカーの取り付け準備も出来ているでの、必要になったらすぐに取り付けられます。

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          新しいフロントカバーは使えるのか?


           ROBOZAK67号では新しいフロントカバーが提供されるようですが、すでに定期購読者には手元に届いてるのでようです。なぜ、この時期に自作のボディカバーを製作しているかというと、RZ-1はROBONOVAをベースにしているため、無理やり各種センサーをを搭載するので新しいフロントカバーには無理が生じているからです。写真はシャッタースピードを遅くしたので、文字が流れています。

           その最大のデメリットはセンサーを肩に載せたため、首を回すことができなくなるのが最大の問題だと思います。首を回すことは意思表示や表現の一つであるのに、センサーのためにそれを潰すのは本末転倒のようで思います。例えば、人間は音のする方に振り向いたり、安全確認のために左右を見たりします。
           LED表示が付くとロボットらしくなりますね。ちょっと古臭いかな。

           また、ROBOZAKUの提供するセンサーは雑ですべてが両面テープでしか固定できず、ネジでしっかり固定できるサンサーは何一つないように思います。ボディーカバーを自作するにもこのことが大きな問題となります。
           カバーの本体への取り付けができるようになりましたので、これから各種のセンサーの取り付けを検討します。
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            ボディカバーを製作中

             センサーが多くなってきて現在のボディーカバーでは収まらなくなってきたので、0.8mm厚のアルミ板で製作することにしました。後ろ側のカバーは5mmほど大きくしただけですが、穴を2箇所開けるのと曲げるのが、難しいところです。

             フロントカバーはV以前の850で試作した時よりも小さくしましたが、それでも現在よりも10mmほど大きくしました。

             まだ、ボディにどのように取付けるかは検討中です。

             今回、ボディカバーを製作することになったのは、LEDマトリック表示が出来上がり、予定のソフトもほぼ出来上がり、どのように搭載するかが課題となった為、製作することにしました。写真は仮に組んでみたところです。通常は電子掲示板のように文字を右から左に流れるようにします。
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              LED電光掲示がやっと出来る

               電光掲示板の製作をしていました。ハードは出来ていたのですが、ソフトウェアを作成しては試行錯誤していました。

               やっと、字が読めるようにゆっくりと右から左に文字(アルファベット)が流れるようになり、電光掲示板風に出来上がりました。動画でないのでわかりずらいですが、文字が流れている感じがわかると思います。

               これで表示切替方式と電光掲示方式をマイコン(PIC16F84A)を差換えることで変更することが出来るようになりました。さらに、表示文章をデジタル信号で切替えるに拡張することにしています。現在は、「START RZ-1!」、「THANK YOU」、「SEE YOU AGIN. GOOD BYB」を切替えることが出来ますが、文章はいくらでも変更が出来るので、今後はMR-C3024のデジタル信号の出力パルス数で切替えるようにroboBASICのPULSEを利用して連動させることも出来そうです。
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                LED表示(ビットマン?)の試作で楽しむ

                 今度はドットマトリックスLEDの掲示板表示にチャレンジしてみました。といってもほとんどWebにあるものを試してみました。基板の裏側はお見せできませんが、このサイズに収めると配線だらけです。最初の試作は、アルファベットが右から左に流れる電光掲示板です。ここまで行くのにPICライターとソフトとPICマイコンとの相性がうまく行かず困りました。最適電流値が見つかり、相性の良いソフトを切替えていろいろ試してなんとかPIC16F84AとPIC16F819の2種類作成することに成功しました。RCDライタはなかなか使える奴です。

                 アルファベットが流れているだけでは面白くないので、ビットマン風のお遊びを入れてみました。RZ-1がお休みでもLEDだけでも楽しい。発振子を高精度にして、ACアダプターで電源供給していれば、RZ-1のボディーに組込み時計にするのも楽しそうですね。縦と横の2タイプを製作していろいろ検討できるようにしました。飽きたらフラッシュマイコンなので、何度でも表示を切替えることができます。

                 RZ-1に搭載できるサイズですが、LCDと違い消費電力が大きいので、デジタルポートの信号で表示期間をコントロールすれば可能だと考えています。また、音センサーが感知したら「OK!」と表示するとか、光センサーで暗さを感じたらRZ-1は休息してこのLEDが動き出すのも面白いと思います。いろいろ活用できそうです。

                 今回試作してみましたが、ボディーカバーを検討していないので、搭載は当分先になりそうです。また、LEDの下にマイコンとLEDドライバも格納できるとかなり小さくなるかもしれません。
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                  光センサーを活用

                   光センサーを利用して、タッチセンサーのようにしようと考えました。頭の部分を手で覆うと光センサーが検知して、動作を止めてサーボオフ(標準のsit_down_pose)にすればいいだけですから、簡単です。

                   光サンサーを11番のデジタルポートに接続して、IN(11)でHigh/Low(1/0)のデジタル信号を変数に取り込むことができます。メンテンスプログラムの表示では3桁になっていますが、変数には1桁で入ってきます。

                  明るい場合は左側のようにP11が0になりLow(0)、暗い場合は右側のP11がHigh(1)になります。オープンはP10のようにHigh(1)と表示されます。

                   自動歩行している時に、緊急停止させたい箇所に下記のプログラムを挿入しておけば、リモコンの変わりに頭を手で覆うと繰返し動作を停止ことができます。自動モーションをスタートさせたら、バッテリ切れまで安全に自動的に動かせます。但し、欠点は暗い部屋では動作させることができなくなります。
                  '=======Sample==========
                  B=IN(11)
                  IF B=1 THEN
                   GOSUB sit_down_pose
                  ENDIF
                  '======================

                   なお、光センサーは抵抗分割しているようなものですから電源電圧がVcc=5V以上のVc=6.7V(バッテリー電圧)になっても問題ないので、デジタルポートでも問題はありません。
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                    距離センサー(GP2D12)をRZ-1に取付ける

                     距離センサー(GP2D12)の動作テストは以前に実施したのですが、センサーをRZ-1本体を加工することなく、取付ける方法を検討していました。やっと搭載できる方法が見つかり、簡単な加工で早速に製作しましたのが左の写真です。

                     左の写真のようにRZ-1がベルトをしたように装着します。両脇バラのネジで固定しますので、しっかり固定できています。また、ボディーカバーを外すこともできるし、いつでも元に戻すことができます。

                     距離センサーの搭載できたRZ-1です。あまり違和感がないようです。そのうち塗装してもいいのですが、当分はこのままでいいかなと思ってます。モーションへの影響もほとんどないようなので、腕を曲げれば当然、陰になるので距離測定の誤差が生じます。

                     しかし、RobZakで提供されている距離センサーは単調に変化する特性なので、腕の陰なると障害物と感知して誤動作しますが、このGP2D12の特性を見ると最接近するとAD値が下がる特性を生かして誤動作しないで済みます。これは思わぬ効果でした。

                     増設メモリにあるメンテナンス用のプログラムを改良して、3軸加速度センサーでバランスをチェックできる(ゼロポイント設定の時に定量的に見れるので採用)ようにAD値を表示しています。その次に、距離センサーのAD値を表示しています。左側が障害物が遠い時でAD値は20ぐらいです。右側が障害物が20cm位ですとAD値は130ぐらいで、方向転換の余裕を残して止まれます。

                    これで、障害物を避けて自動歩行が可能になり、すでにテスト済みのモーションでコケても起上がれますから自動歩行を組めます。
                    ・連続歩行のモーション
                    ・方向転換のモーション
                    ・起上がりのモーション
                    つまり、3つのモーションをセンサーのAD値でコントロールするようにすれば可能となります。
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                      カレンダ

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