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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)

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        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。
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          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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            ROBO XERO(ロボゼロ)09号

            ロボゼロ09号
             06号から2つ飛ばして09号を2冊購入しました。サーボの号でM1.7の長いネジが付いてくるので2冊購入しました。

             このM1.7の長ネジでサーボを留めようとしたのですが、途中から硬くなりネジ溝を壊しそうなのでこのネジを使うのをやめました。


            ロボゼロ09号の部品
            【09号のパーツ】
            ・RS306-DF(300mm)
            ・M1.7x25mmネジ×3
            ・M1.7x23mmネジ×5
            ・M2x3mmネジ×11


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              がんばろ日本! がんばろ東北!

               RZ-1(ROBOZAK)からも復興に向けて応援します。

              がんばろ日本!
              がんばろ日本
              がんばろ日本
              がんばろ東北
              がんばろ東北
              がんばろ東北
               RZ-1の胸の液晶表示にスローガンを表示するようにしました。1秒毎に表示が切り替わります。

              【追記】
               初めて液晶表示器にカタカナを表示してみました。roboBASICのエディタでは、半角カタカナの表示は文字化けしてしまうので、他のエディタで編集してからコピー&ペーストすれば文字化けしても液晶にはカタカナが表示されました。ASCIIコードを入れるよりも簡単なので今後はこの方法でモーションを編集できます。
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                交通整理のモーション

                 停電などで信号機が消えた時にお巡りさんが交差点の真ん中で交通整理をしていますが、交通量が多くて危なそうですね。そこで、ロボットが交通整理できないか考えていて、RZ-1に交通整理させるモーションを作成してみました。進行方向を誘導してから右折を誘導して、注意信号になってから方向転換します。これを1サイクルで繰返しています。

                 どうも笛の音がうまく再現できておらず、ピッピッピーと鳴らしながら方向転換したいのですが、CPUが一つしかなので無理で、音階もおかしいかも知れません。なお、ハンドは動作せていませんが、首のサーボは動作させていますので、各自で改良してみてください。

                 でも計画停電は終了したようので一安心ですね。

                '=======================================
                koutuuseiri:

                SPEED 5
                MOVE G24,100,76,145,93,100,,100,100,100,115,100,,100,100,100,115,,,100,76,145,93,100,
                DELAY 500

                jump_o:

                FOR i=0 TO 4
                MOVE G6B,100,100,180,110,80
                DELAY 500
                MOVE G6B,100,100,110,110,
                DELAY 500
                MOVE G6B,100,100,180,110,120
                DELAY 500
                MOVE G6B,100,100,110,110,
                DELAY 500
                NEXT i

                MOVE G6B,100,100,110,110, 80
                DELAY 750

                SPEED 3
                MOVE G6B,100,100,185,110,120
                DELAY 500
                MOVE G6C,150, 30, 50,110,
                DELAY 500
                MOVE G6C,100,100,110,110,
                DELAY 500
                MOVE G6C,150, 30, 50,110,
                DELAY 500
                MOVE G6C,100,100,110,110,
                DELAY 500

                TEMPO 150
                MUSIC "6B5B"

                MOVE G24,100,76,145,93,100,,100,180,100,115,100,,100,180,100,115,,,100,76,145,93,100,
                WAIT

                TEMPO 150
                MUSIC "2B"

                SPEED 5
                MOVE G6A, 94, 53, 145, 116, 107, 96
                MOVE G6D, 94, 105, 145, 66, 107, 100
                WAIT
                MOVE G24,100,76,145,93,100,,100,180,100,115,100,,100,180,100,115,,,100,76,145,93,100,
                MOVE G6A, 94, 53, 145, 116, 107, 96
                MOVE G6D, 94, 105, 145, 66, 107, 100
                WAIT
                MOVE G24,100,76,145,93,100,,100,100,100,115,100,,100,100,100,115,,,100,76,145,93,100,
                DELAY 1000

                FOR i=0 TO 4
                MOVE G6B,100,100,180,110,80
                DELAY 500
                MOVE G6B,100,100,110,110,
                DELAY 500
                MOVE G6B,100,100,180,110,120
                DELAY 500
                MOVE G6B,100,100,110,110,
                DELAY 500
                NEXT i

                MOVE G6B,100,100,110,110, 80
                DELAY 750

                SPEED 3
                MOVE G6B,100,100,185,110,120
                DELAY 500
                MOVE G6C,150, 30, 50,110,
                DELAY 500
                MOVE G6C,100,100,110,110,
                DELAY 500
                MOVE G6C,150, 30, 50,110,
                DELAY 500
                MOVE G6C,100,100,110,110,
                DELAY 500

                TEMPO 170
                MUSIC "6B5B"

                MOVE G24,100,76,145,93,100,,100,180,100,115,100,,100,180,100,115,,,100,76,145,93,100,
                WAIT

                TEMPO 150
                MUSIC "2B"

                SPEED 5
                MOVE G6D, 94, 53, 145, 116, 107, 96
                MOVE G6A, 94, 105, 145, 66, 107, 100
                WAIT
                MOVE G24,100,76,145,93,100,,100,180,100,115,100,,100,180,100,115,,,100,76,145,93,100,
                MOVE G6D, 94, 53, 145, 116, 107, 96
                MOVE G6A, 94, 105, 145, 66, 107, 100
                WAIT
                MOVE G24,100,76,145,93,100,,100,100,100,115,100,,100,100,100,115,,,100,76,145,93,100,
                DELAY 1000

                GOTO jump_o

                RETURN
                '=======================================
                0

                  ハイキックのモーション

                   RZ-1の上半身が少し軽くなったので、動きもバランスよく出来るようになってきました。foot_upのモーションからハイキックを繰り出すというバランス感覚を必要とするモーションを作成してみました。キックの時の衝撃で倒れないように腕で支えているので、腕の長さによって調整する必要があります。また、上半身が重いと意外と元のfoot_upポーズに戻れないかもしれません。あくまで参考です。
                  ハイキック1ハイキック2
                  【注意】動作保証や故障の責任は当方では負えないので、ご利用は自己責任でお願いします。

                  以下に、モーションプログラムを載せます。
                  '======================================================
                  SPEED 4
                  MOVE G24,112,75,145,93,92,140,100, 40, 80,100,140,,100,40, 80,100,,, 85,71,152, 91,112,140
                  SPEED 6
                  MOVE G24,114,75,145,96,93,140,100,105,100,100,100,,100,95,100,100,,, 90,98,105,115,115,140
                  MOVE G24,115,75,145,96,93,140,100,105,100,100, ,,100,95,100,100,,,100,151,23,140,115,100
                  WAIT
                  SPEED 4
                  MOVE G6A,114, 127, 79, 106, 158, 140
                  MOVE G6B,100, 93, 81, 100, 80,
                  MOVE G6C,100, 68, 54, 100, ,
                  MOVE G6D,100, 151, 23, 140, 130, 100
                  WAIT
                  DELAY 500

                  SPEED 15
                  HIGHSPEED SETON
                  MOVE G6D,100, 54, 153, 100, 130, 100
                  HIGHSPEED SETOFF

                  SPEED 10
                  MOVE G6A,114, 127, 79, 106, 158, 140
                  MOVE G6B,100, 93, 81, , ,
                  MOVE G6C,100, 68, 54, , ,
                  MOVE G6D,100, 151, 23, 140, 130, 100
                  WAIT
                  DELAY 500

                  SPEED 15
                  HIGHSPEED SETON
                  MOVE G6D,100, 54, 153, 100, 130, 100
                  HIGHSPEED SETOFF

                  SPEED 10
                  MOVE G6A,114, 127, 79, 106, 158, 140
                  MOVE G6B,100, 93, 81, , ,
                  MOVE G6C,100, 68, 54, , ,
                  MOVE G6D,100, 151, 23, 140, 130, 100
                  WAIT
                  DELAY 500

                  SPEED 5
                  MOVE G6A,112, 127, 75, 113, 140, 140
                  MOVE G6B,100, 93, 81, , ,
                  MOVE G6C,100, 68, 54, , ,
                  MOVE G6D,100, 122, 74, 120, 130, 100
                  WAIT

                  MOVE G24,115,75,145,96,93,140,100,105,100,100,,,100,95,100,100,,,100,151,23,140,115,100
                  WAIT
                  MOVE G24,114,76,145,96,93,140,100,105,100,100,,,100,95,100,100,,, 90,98,105,115,115,140
                  MOVE G24,112,76,145,93,92,140,100, 40, 80,100,,,100,40, 80,100,,, 85,71,152, 91,112,140
                  WAIT

                  GOSUB standard_pose
                  DELAY 1000
                  '======================================================
                  '======================================================
                  SPEED 4
                  MOVE G24, 85,71,152, 91,112,140,100, 40, 80,100, 60,,100,40, 80,100,,,112,75,145,93,92,140
                  SPEED 6
                  MOVE G24, 90,98,105,115,115,140,100,105,100,100,100,,100,95,100,100,,,114,75,145,96,93,140
                  MOVE G24,100,151,23,140,115,100,100,105,100,100, ,,100,95,100,100,,,115,75,145,96,93,140
                  WAIT
                  SPEED 4
                  MOVE G6A,100, 151, 23, 140, 130, 100
                  MOVE G6B,100, 68, 54, 100, 120,
                  MOVE G6C,100, 93, 81, 100, ,
                  MOVE G6D,114, 127, 79, 106, 158, 140
                  WAIT
                  DELAY 500

                  SPEED 15
                  HIGHSPEED SETON
                  MOVE G6A,100, 54, 153, 100, 130, 100
                  HIGHSPEED SETOFF

                  SPEED 10
                  MOVE G6A,100, 151, 23, 140, 130, 100
                  MOVE G6B,100, 68, 54, , ,
                  MOVE G6C,100, 93, 81, , ,
                  MOVE G6D,114, 127, 79, 106, 158, 140
                  WAIT
                  DELAY 500

                  SPEED 15
                  HIGHSPEED SETON
                  MOVE G6A,100, 54, 153, 100, 130, 100
                  HIGHSPEED SETOFF

                  SPEED 10
                  MOVE G6A,100, 151, 23, 140, 130, 100
                  MOVE G6B,100, 68, 54, , ,
                  MOVE G6C,100, 93, 81, , ,
                  MOVE G6D,114, 127, 79, 106, 158, 140
                  WAIT
                  DELAY 500

                  SPEED 5
                  MOVE G6A,100, 122, 74, 120, 130, 100
                  MOVE G6B,100, 68, 54, , ,
                  MOVE G6C,100, 93, 81, , ,
                  MOVE G6D,112, 127, 75, 113, 140, 140
                  WAIT
                  MOVE G24,100,151,23,140,115,100,100,105,100,100,,,100,95,100,100,,,115,75,145,96,93,140
                  WAIT
                  MOVE G24, 90,98,105,115,115,140,100,105,100,100,,,100,95,100,100,,,114,75,145,96,93,140
                  MOVE G24, 85,71,152, 91,112,140,100,105,100,100,,,100,95,100,100,,,112,75,145,93,95,140
                  WAIT

                  GOSUB standard_pose
                  RETURN
                  '======================================================
                  0

                    RZ-1の重心移動は改善

                    重心移動
                     軽量化したハンドを装着したRZ-1の重心移動の具合を調べてみました。そこで、腕を前後に振って重心がどれだけ振れるのか見てみました。以前に同じことをした時の「モーション作成上での留意」よりは少し改善はされたようです。しかし、これだけの改造でも作成済みの全てのモーションプログラムを重心移動の微調をするために修正することになりました。しかし、微調作業は以前に比べて随分と楽になったのがうれしい。
                    製作した部品
                     さらに、ハンドだけでなく肩や腕のサーボもRS306MDに交換する場合の部品を左の写真のように試作してみました。U型の部品だけはROBOXEROの部品があるので流用することを想定しています。RS306MDにはHSR-8498HB用のサーボホーンは合わないので、RS306MD専用のサーボホーンにしておいた方がよいためです。


                     やはり、サーボを次に交換するとすれば、重心移動に影響の大きい腕部分が有力な候補となる。
                    0


                      カレンダ

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