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RZ-1用の直交軸の試作(2)

 RZ-1用の直交軸の試作(1)」ではHSR-8498HBからRS306MDに置き換えることを前提にRS306MD用の部品を製作していました。モーションを作成する上でRS306MDではうまく行かないことも考えれるので、HSR-8498HBを使った直交軸も試作しておくことにしました。
 基本的な設計思想は同じで、フロントボディーフレームもバックボディーフレームも取り付けの穴を2ヶ所程度増やせばできます。ただし、HSR-8498HBとRS306MDを兼用にするとネジ穴が大きくなり、どうしてもガタが生じてしまうので、できれば分けた方が良いでしょう。

直交軸の試作2
 HSR-8498HB用の直交軸

HSR-8498HB用にU型ブラケットを試作して仮に組んでみました。基本的にはRS306MDのU型ブラケットと同じですが、でもサーボの取付け穴は当然違いますし、サーボホーンの厚さの違いから若干寸法が違います。

直交軸の組立2(前)
 HSR-8498HB用の直交軸の組立てた前側です。

フロントボディーフレームは何も修正はありません。まあ、元々HSR-8498HB用のフリーホーンが取り付けてありますからそのままということです。

直交軸の組立2(後)
 HSR-8498HB用の直交軸の組立てた後側です。

 バックボディーフレームにHSR-8498HBの取付けの穴を2ヶ所設けるだけです。

 可動範囲はHSR-8498HBが大きい分だけ後側に取付けるサーボにぶつかるので、RS306MDの±45度よりさらに狭くなって±30度ぐらいしか取れません。それでも自由度が増えます。

 さらに、胴体の中に入るサーボをRS306MDにして、2つのサーボをハイブリッドにすることも考えられます。というのも後側のサーボがHSR-8498HBであれば、従来のモーションはそのまま使えることになる(重心が移動した修正は必要)。そして脚を回転したい時に追加のサーボを動作させるので、モーションの作成が簡単でやりやすいことがわかる。それにしてもHSR-8498HBを使うと重いというのが実感である。

 HSR-8498HBは予備のものがあるのですが、サーボのフラットなボトムケースが全くないのでどうするかが問題です。当初に思いついたのは、交換して余ったHSR-8498HBをどうするか考えて、RZ-1のモーション作成用にシミュレータを作って見るのも面白いかなというのが始まりでした。なので、蓋無しでもいいかもと思いつつ、でも途中でRZ-2に化けてしまうかも...
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    ROBO XERO(ロボゼロ)11号がない

     発売日にROBO XERO(ロボゼロ)11号を買いにいったところ店頭にない。本屋での発売は15号までだったのではないかと思っていましたが、すで定期購読のみの限定発売になったようです。本屋にないなら、次号と合わせてインターネットで購入することにした。送料無料となるAmazon.co.jpに申し込んでおいたが、配送されるのは来週となる予定です。
    11号のコピー部品 ということで11号で支給される1つの部品をデットコピーして自作してみました。最初は違う形で試作したのですが、将来の拡張で軸の自由度を増やす場合にはセンター方向に位置をずらしておいた方がよいので、同じ形にて製作しました。

     もう1つの部品は形状と精度(コンマ以下の精度とMT1.7のネジ)が難しいので、当面、自作することはペンディングにしました。

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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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        純正(金色)と自作(銀色)の混成ボディ

         RZ-1の脚を直交軸化するために、ボディも試作してみました。バックボディフレームは古い純正品(ROBOZAK/ROBONOVA)を一部RS306用に削り加工を少した程度で、フロントボディフレームを今回試作しました。純正品のフロントボディフレームは中央が凸状に出ており、首のサーボを格納できたのですが、サーボを小型化した現在は無駄に邪魔なだけなのです。そのため、フロントボディーフレームを試作してみることにしましたが、上側の折り曲げがうまくいくかどうかが大きなカギです。

         試作したボディーでサイズ的には純正のROBOZAKと全く同じですが、サーボがRS306MD対応の脚が直交軸化に対応しています。
        フロントボディフレーム
        試作したボディー前側
         試作したフロントボディーを組立てたボディーの前側

         写真では、試しにU型ブラケットを左右入れ替えて装着してみています。サーボが付いていないと、全く外見上は変りません。
         横から見ると
         |  | <- ボディ
          L__」 <−脚(U型ブラケット)

         そのため、今ま折り曲げには傷が付かないように木片を使っていましたが、流石にこの長さを曲げるには木片では厳しく金属片を利用することにしました。全て穴開け加工をしてから折り曲げますが、失敗したら加工できないので諦めるつもりでチャレンジしました。10cm幅で6mmという微妙な長さを折り曲げるのはかなり苦労しました。汗をかいて全体重を架けてようやく曲げることが出来ました。今日はこれだけで大満足です。そのため、まだ軽量化の窓開けやバッテリーの格納位置や固定方法などは未検討です。
        試作したボディー後側
         試作したフロントボディーを組立てたボディーの後側

        フロントボディの後ろ側にフリーホーン用の軸のために、HSR-8498HBのバックケースだけ取り付けています。これで脚の可動精度を出しています。また、荷重分散させて、RS306MDへの負荷も軽減しています。

         組み立ててRZ-1の胴体が2つになったので、今までアルミ板だったフレームがRZ-1の分身が出来たようでなにか変です。これからはRZ-2の誕生(?)ですかね。強度も考慮しながら慎重に製作したので、適度なばらつきとともに意外とガチッリしており、これなら意外と使えそうである。

         サーボが付かないと従来のRZ-1と何が違うのかわかりませんね。まあ、そこが狙いで基本形をあまり崩さず改造しているのですが、すでに上半身すべてサーボを交換できるように改造の検討を進めています。モーションの作成の関係で機械的な改造の検討はここまでとしたい。後は、どのように使いこなしていくかだと思います。機械的な改造が終われば、適当な時期に、電気的な改造にチャレンジしてみたいと思います。
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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用の直交軸の試作(1)

             RS306MDを使ってRZ-1(ROBOZAK/ROBONOVA)の腰(または脚)に擬似的な直交軸にする試作をしてみました。ROBOZAKではオプションで脚のサーボを増やしてなんとか実現していましたが、グリッパーも含めて不細工な格好になり、とてもそのままでは組む気にはなりませんでした。さらに、不恰好なROBOZAKはバランスもかなり悪く、まともに動くモーションも少なくなりました。
             RS306MDが出てきて、やっと外観上、不細工な体型にならずしかもロボットの重量も増えない方法がないか検討してきました。
            試作したU型サーボブラケット
             今回、試作したROBOZAKでいうところのU型サーボブラケットを2種類製作しました。これを直交させてRS306MDを2個装着して擬似的に直交軸にします。これを製作している時に、切り落とす場所を間違えたり、ヤスリ掛けをする場所を間違えたり、両サイドの折り曲げをどのようにするか悩んだり、苦労しながら何とかここまでたどり着きました。

            直交軸組立1
             試作ではサーボはそのままU型サーボブラケットに装着して、このサーボで脚の方向を変えます。M1.7のネジ2本ですが、意外と強度があり4箇所留めなくてもこのままでも良さそうです。

            直交軸組立2
             さらに、従来の脚のサーボに相当する部分をU型サーボブラケットの外側に配置させる。このようにすることで擬似的な直交軸ができます。
             
             この直交軸でHSR-8498HB1個分の重さと同じなのがいい。従って、重量が増えず見栄えがよくて脚の自由度が一つ増えたことになる。

            横軸用サーボ取り付け
             古いバックボディフレームに取り付けて、検討してみます。上側のU型サーボブラケットはボディーフレームの片側から取り付ける形状になります。

            取り付けA案 取り付けA案
             ボディーからサーボをはみ出すように装着するする方法。U型サーボブラケットの間に樹脂ワッシャを入れることを考えていましたが、がっちりしていてワッシャがなくても良さそうで、試行はこのままとします。

             ちょうどウエストが残って、腰が新たにできるようなものかな。

            取り付けB案
             取り付けB案
             ボディーの中にサーボが隠れるように配置する方法。意外と納まるもので、取り付け位置を左右入れ替えるだけでどちらにでもなるのがいいでしょう。内側への回転角に制限が生じる。しかし、大きな問題が。

            バッテリーが問題
             B案ではバッテリーを入れるスペースが厳しい寸法で、ボディーフレームを作り直して5mm程の伸ばせば問題もなくなるのですが。。。。それよりも小さくて軽いバッテリーをみつければ解決できる。

             さらに、下側のU型サーボブラケットが背中側のサーボにぶつかるという問題があります。当初からわかっていましたが、可動できる範囲が±45度に制限されます。但し、脚が真横にくれば、この制限はなくなります。下の写真はRZ-1の下側から見たもので、背中側のサーボがぶつかるのがわかるでしょう。でも、脚ですからあまり曲がるのもおかしく、可動角度が±45度で十分で真横向く足もなんとなく気持ちが悪いように思います。

            可動範囲±45度可動範囲±45度
            製作した直行軸を下側から見ると、サーボの動く範囲がわかる

             バッテリーのカバーも部分的なカットをしないと、うまく動作できないようである。さらに、バックボディーカバーも少し削らないと背中側のサーボにぶつかりそうである。最大の問題は、モーションの互換性がなくなり、モーションの作成がかなり難しくなります。
             意外としっかりした構造でガタもないので、もう少し追い込んでみるつもりです。予定しているサーボはRS306MD-DCの短いケーブルで十分でしょう(ロボゼロ12号が狙い?)。
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              RZ-1の腕の軽量化(1)

               重心移動に影響の大きい腕の部分のサーボを置き換えることにした。サーボをHSR-8498HBからRS306MDに入れ替えると重量が1/2に軽量化できる。さらに、それだけでなく高速化も出来そうなので、パンチにスピードがでてくるのではないかと予想しています。
              サーボを交換したRZ-1 
              軽量化とともに、サーボが小さくなっり結合部品も極力小さくしたので、RZ-1の腕の長さも10mm程短くなりました。そのため、写真でもわかるように、今までのRZ-1では電源を入れないで腕を水平にしても45度まで落ちてしまう(写真で比較している右側の腕)が、サーボを交換した方は水平を維持したまま(写真で比較している左側の腕)であり、かなり軽くなったことがわかる。

               持ってみるとかなり軽くなったことが実感でき、腕を振ることによる重心移動がさらに小さくなった。上腕と肩のサーボは様子を見てから交換するか否か決める予定で、RZ-1の上半身で検討が残っているのは腰の部分だけになりました。

              正面から見る立ち姿は変り映えしないな。
              ダイエットしたRZ-1

               サーボ交換するとroboBASICがHSR-8498HB用であるため、サーボのセンター値や可動角範囲が違うので、手や首のように単独で動作する場合にはあまり問題にならないが、他のサーボとの微妙なタイミングが必要になってくるとroboBASICでモーションの変更が難しくなってきました。
               RS30XシリーズがHSR-8498HBと互換性をもっていれば簡単なのですが、初心者は別会社のサーボを混在させることに手を出さない方がいいでしょう。

              【注意事項】
               RS306MDはHSR-8498HBと動作方向が逆なので、モーションプログラムの初期設定を変更しなければならない。

              <初期設定の箇所を変更>
              '== motor diretion setting ======================
              DIR G6A,1,0,0,1,0,0
              DIR G6B,1,1,0,0,0,0
              DIR G6C,0,0,1,1,0,0
              DIR G6D,0,1,1,0,1,0
              0

                RS306MDの部品入手

                 フタバ産業インターネットショップに発注していたRS306MDの部品がやっと入手できました。フリーホーンの在庫がなかったので、全て揃ってから送ってもらうようにしたため、納期がかかりました。これで、いろいろ検討している改造の試作や検討が進みます。しかし、検討している改造を全て実行すると、早くもサーボホーンが足りなくなりそうである。
                RS306MDの部品
                ・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

                (価格は税込み、送料は900円)

                0

                  RZ-1のさらなる改造の検討

                   発注してあるRS306MD用の部品が入荷したようでがまだ手元に届かないので、さらにRZ-1の改造案を検討してみました。サーボを交換してRZ-1の重量が軽くなる分だけ、RZ-1を改造できる余裕ができるからです。ネジ山が壊れて交換した古いバックボディーカバーを使って、試作しながら検討しています。
                  RZ-1改造の肩
                   2mmネジはうまく組み立てることが出来ましたが、曲げの精度を上げるのが難しいですね。

                   肩のサーボを交換すると、RZ-1の胴体のにかなりの空間が生れることがわかる。今まで背中に背負っていた無線受信モジュールも容易に胴体内に格納できるそうである。

                   今までは、首と手だったので、拡張していない方でも16関節の基本形では互換性を持たせていた。できる限りモーションの互換性を維持しながら、改造することを基本方針としているのでかなり難しい改造となりそう。
                  擬似的な直行軸検討
                   すでに、手と首にサーボ追加しているので、足に10サーボ、腕と手に8サーボ、首に1サーボの19サーボとなっている。サーボ5とサーボ21を追加可能なので、擬似的な直行軸ができるか検討してみることにした。

                   ガタが余り生じない直交軸の構造が実現できるかいろいろ考えてみています。アイデアを考えるこの時間が楽しいですね。
                   さらに、ゼロポイントをずらしたり、稼動範囲を広げたりして、互換性を失ってでもモーションの自由度を増す対策も考えることにする。
                  0

                    RZ-1改造部品の試行

                    RS306MDの背中合せで連結する部品
                     ロボゼロとは全く関係なく、最小部品でRS306MD同士を背中合せで連結してみました。まず、連結部品をサーボの形状に合わせして部品の形状を修正してから。長いネジを使わず両側からM1.7のネジで固定しました。これはRZ-1の軽量化の検討のために試行してみました。
                    サーボ連結の表側
                     サーボ連結の表側で、こちらの部品の穴はΦ1.8です。

                    サーボ連結の裏側
                     サーボ連結の裏側で、こちらの部品の穴はM1.7です。


                    RS306MDをRZ-1の肩に取り付ける部品
                    肩部分
                     ロボゼロではなくRZ-1の肩にRS306MDを取り付ける部品を試行してみました。まず、サーボが正しい位置にくるように微調してきっちり入るようにした。固定するネジの穴はφ1.8にした。M1.7の長いネジは使わずRS306MDにあるM1.7のネジでしっかりと固定できることを確認できた。

                     しかし、実際に交換するかはモーションを変更しなければならないことになりそうなのでまだ未定です。どうもRS306MDとHSR-8498HBとで動作範囲(角度)が違うので、動作パルス幅の違いがあるようでセンターから動作角が対照的でないようです。HSR-8498HBとRS306MDとは動作パルス幅の範囲が違うようでこの影響がモーションに微妙な差になって現れるようです。
                     今後、サーボホーンやフリーホーンなどが入手できれば、RZ-1に組み込んでみてモーションの動きをチェックしたいと思います。
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                      カレンダ

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