新年、へびろぼ

あけましておめでとうございます。
昨年度はクアッドにはじまり4足を進めましたが、まあ微妙な感じでした。

今年は巳年へびです。
僕は年男です。

移動ロボットのカテゴリの中には節体型なんとかかんとかというものがありまして、ヘビロボを知らない移動ロボ屋さんはもぐりです。

というわけで1日で動く（回路以外）へびロボの紹介です。

まずは結果



割合うまくできました。

HSR-8498っていうサーボモータを3つ、
H83694マイコンを1つ、
電池はeneloopの6cellです。

回路は4年ぐらい前に作った2足用のものです。プログラム調整すれば無線操縦も可能。

角度指令は正弦波を入れています。
40の配列に整数で正弦波を入れて、
後はそれを順番に再生して、定数掛けて振幅を調整。
再生する速度を変更して、周波数を調整。
案外すぐできました。

隣のサーボにはpi/2ずらして入れています。

モーション自体はあほみたいに簡単。

振幅は上の動画ではじめの2つが30°、もうひとつが70°です。

70°の方がガンガン進んでいる訳ですが。
プラマイ70°だと、180°サーボでは方向転換がかなり厳しいです。
ニュートラルをずらせばいいだけだと思っているんですが・・・ホントカ？

体はセルラ915を1時間ぐらいでHAKUで切削。
ブッシュもセルらで作って、ベアリングをネジ止め。

いや、よろしく進んでくれてよかった。

実働4時間ぐらいか？
設計・加工・組立・プログラム
まあ、回路もプログラムもあったので指令値角だけのプログラム調整ですが。
設計と加工と組み立てでほとんどです。



では、今年もよろしくお願いします。
$y=x+1$

• 未選択
• CM(0)
• 2013/01/01 Tue.

コースに立つ

現役サークル員のかたは大学祭お疲れさまでした。

新鮮なロボットを見るのもたまにはいいかと思いまして、ライントレースウォーカを持参いたしましたが、まあ世の中うまくいかないものです。


歩行アルゴリズムはこれまでの記事の通りです。
吶喊でセンサーアームを取り付けました。
ABSのシートをヒートガンで整形しただけです。
RCサーボですが、歩行速度にしては充分なトレースをしてます。

問題は歩行の方です。
センササーボの指令値から、
直進、右R300、右R200、左R300、左R200と回転半径を切り替えています。

動画はクロールをしています。
実際にはトロットもやりましたが、横に滑ってしまうのですぐ落ちてしまいました。

いまのところ改善するところが足先の軟らかさしか思い当たらないので、
やる気を喪失しています。

本心では、あぁやっぱむりかという状態。



あぁやっぱ無理か。

• マルチレッグド
• CM(0)
• 2012/11/26 Mon.

れっついぼいぼメイキング。

こんばんみ。

明日というか、もう日が回ってるんだが。
休講かと思いきや、休講情報取り消されて残念な気持ちです。



さて、かねてよりホットボンド・バキュームフォーム・樹脂成型…
といった樹脂で自由な形を作るタイプのスキルが欲しいと思っておりました。
昨今は3Dプリンタを数十万円で買える時代なので、真面目な人はそちらを買うかとおもいます。

しかし、いろいろとネタは考えておりまして、ホットボンドというのはなかなか魅力的。
コスパもいいし、色もいろいろ。

昔やってみた作戦として、CNCで削ったPOMの溝にボンドを流し込んで固めて採る。
そうすると、溝の形のホットボンドは作れるわけです。

案外成功しました。深さ４ミリのL字の溝にてホットボンドのＬを作りました。
もちろん最終的な目的はL字じゃなくて、何かしら内部に埋め込んだモジュールができるんではないかということでしたが。

まぁ、最近のトレンドとして軟らかいパーツでロボティクスというのはあります。
なので、自由に成型できフニャフニャしたものを手に入れたいというのもあります。
そこで再びホットボンド登場。

例えば、プニプニした円柱がいっぱい立っていて、グリップ力のとても高いシートが作りたい、とか考えてみたわけです。←紆余曲折あった。

で！

ユニバーサル基板に流せばいいじゃん！！！説登場。

やってみた。
普通のピッチとハーフピッチを用意。
透明なグル―スティックを用意。

とりあえず、基板の上にブニュッとやった。
それだけでは穴に入らないと思ったので、ヒートガンで、ふぃーーーーーん。
昼飯を買いにいった。
よーしはがしてみる。

ハッハーはがれないぞ。いや剥がれるんだけども穴の中に残ってしまうぞ！！
失敗。

基板にタミヤのシリコングリスを塗ってからやる。
基板の断面ジョリジョリだし、あんまり入りすぎるのもいけないだろうと思ってヒートガンはやめてブニューってやってからプレッシャーすることにした。
結果↓
まあ、割とうまくいった。







フツーのピッチ←
ハーフピッチ→








ハーフピッチは穴にグリスがうまく入らなかった。ので一部穴に残ってしまった。

引き剥がす時に、取れにくいところは伸びたり切れたりする。






でも、目的は何となく達成された。
軟らかい円柱大量作戦成功！！！！！！



とおもって眺めていると…

あ！こんな感じのヤツ、卓球のラケットのラバーとして売っているのでは！！

では！！

• いろいろと
• CM(0)
• 2012/11/15 Thu.

センサ搭載のまき

そろそろ、自在に歩行ができるようになりたい年頃ですが。

先週はジャイロと戯れて積分値に敗北しました。
近藤科学のKRG-4を2つ。
まあ、どっちに傾いているかぐらいは正確にみられると思いますが、
積分値を角度の量として取り扱うには、ちょっと厳しい。

ジャイロの目的
角速度を足先位置に直接フィードバックして姿勢の傾きを阻止。
角度を取得して、胴体の傾きから胴体の加減速。
着地点の変更。

実際にやったこと
1msecでサンプリング
10msec分サメンション←これを基本的にはジャイロの値として取り扱う。

◇常にやること
周期不明ベストエフォートで足先の位置を微調整。
例えば、前傾なら足位置を前に少しずらす。

◇歩容の軌道そのものに手を加える
1周期12コマで構成されてますので、各コマの(xyz)を変更するとそれに沿うような足先軌道関数になります。

これで、遊脚着地点の位置を補正します。これも前傾なら前に足をずらすとかです。

支持脚中の足には前傾の時は後ろに足をずらします。（胴体の加速です。極端な話をすると前に倒れそうなんだからウィリーするような力を与えればいいです。）


にしても動画の見栄えが良くないです。
いやトロットは難しいですな。体の姿勢をしっかり保ったまま、前に進むのはかなり困難だと思いました。
円弧軌道に関しては、前回と同様の手法で構成しました。

来週はまぁ、ラインセンサとか搭載しまさぁ。

• マルチレッグド
• CM(0)
• 2012/11/11 Sun.

ようやく静的安定性を手に入れたぞ。

youtubeを貼るのも慣れました。

そんなわけで、円弧軌道を実現しました。実際は旋回半径300では、実際のレースにおいて不足しています（もっときつく曲がれないと）。
デュティとか位相差とかは前回と同様です。
一歩の周期が倍になっています。

円弧軌道はまあまあ簡単です。
ロボットの中心から右に半径分離れた旋回点を取ります。
そこから最大歩幅の円周角を取ります。

旋回点からそれぞれの足まで距離を取り、それを半径とした円弧を先ほどの円周角分とります。

あとは円弧軌道上を歩かせればいいわけです。




これが今回の軌道です。
なんか絵がデカイな…。気にしない。

SHで計算しても問題ないと思います。
ですが、これ以上軌道が粗くなるのはイヤなのでエクセルで計算した結果をそのままデータテーブルで渡します。
（上の図で言うと、それぞれの点をxｙで与えます。あとは速度0でつないで、逆運動学します。）

はてさて、何種類か半径を決めて、データを作ります。そのあとライントレース使用にしないと。

• マルチレッグド
• CM(0)
• 2012/10/28 Sun.

とりあえず歩行系のアルゴリズム作った。

ちょうど良い動画のファイルサイズにするのが面倒なのでyoutubeを使うことにしました。

今回はクロール歩容です。胴体が重心だと信じています。
歩幅:48mm
デュティ:0.8
1周期:3sec

↓こんな感じ、right rear, right front, left rear, left frontの順番で上げます。
左右が変わる時に0.1周期分4脚支持期があります。=が地面についてる足。
RR |    |==|==|==|==|
RF |==|    |==|==|==|
LR |==|==|=  |  =|==|
LF |==|==|==|=  |  =|


揺動の振幅は適当に±15mmです。

クロールは重心が真ん中にあれば、何にも考えなくても支持多角形内に重心が来るという優れモノですが、
サーボモータの着いた足を前後に振っているわけですから、重心が真ん中じゃなくなるなんてよくあることかもしれないです。

それに、俺がつくって組み立てたわけですから、いろんなところに変形させる要素がありますし、そもそも重心が真ん中にできていない説は強力です。
他にも膝の負荷を減らすために、少し足を延ばしていますが、システム上逆運動学が粗くなりやすいところでもあるので、
まぁうまくいかないわけですなー。

• マルチレッグド
• CM(0)
• 2012/10/21 Sun.

歩行に際して最低限ハードウェアはそろう。

あれこれでyoutubeの動画はれたのかな？

とある膝関節のHS-7954SHの調子が悪く、HPP-21で設定をリセットすることで解消。
原因不明。



現状は、

歩幅20mm
周期0.32msec
デュティ0.5

のトロットになります。
ZMP規範の揺動とかではなく、単純に足を前後に振っております。→重心は等速直線。

フィードバックは一切ないので、ふらつきが収まりません。

サーボプログラマのソフトウェアと戦っていたら日が暮れたので、今日はこんなところ。
来週からはトロット（プログラムするのが簡単だった。）はやめてクロールを進めていきます。


さて！ライントレーサになるのはいつの日か！！

• マルチレッグド
• CM(0)
• 2012/10/14 Sun.

サーボプログラマーhpp-21

さて、ドデカミン割もまわってきました。


ハイテックのサーボプログラマーを買いました。
http://www.hitecrcd.co.jp/RC/servo/index%5Bhpp21%5D.htm

さて、楽しもうと思った矢先エラーですよ。
まずインストールで
Stdole.tlbが云々というエラーが出ます。
まずとりあえず、okするとインストールはできます。
が、
次に
MSFLXGRD.OCXが云々で起動できません。

これは調べてみたところVBのランタイムがないことが問題の様です。
で結局ランタイムをダウンロード
http://homepage2.nifty.com/nonnon/Chinamini/20100001/20100717.html

http://tct.ivory.ne.jp/game/VB6DLL.htm

↑のサイト様を参考にさせていただきいろいろとダウンロード
ダウンロードして→起動→失敗というのを繰り返す。

VB6(SP5)ランタイム 基本セット

Visual Basic 6.0 一般的なランタイムセット

XTRM Runtime
Visual Basic 6.0 SP6 ランタイムライブラリ

この4つぐらいやりました。
どれがなんなのかはよくわかりません。


ですが結局うまくいきません。
少し変わりまして、
VBHIDComm.ocx云々というエラーで起動できません。

その次に
管理者権限で云々というWebの書き込みを見つけます。（どこだか忘れた。hobbykingの中だった気がする。）

やってみます。ちょっと変わります。
MSFLXGRD.OCXが云々で起動できません。

ふむわからん。
で、よく調べ直してみるとダウンロードだけじゃなくて実行しないといけないらしい。
ファイル名から実行でやってみる
regsvr32 /u MSFLXGRD.OCX
ってやってから
regsvr32 MSFLXGRD.OCX

ふむふむこれがどういう意味なのかは僕にはさっぱりわかりませんが。

で、

できました。
あ～じかんかかったわー。
ドデカミン割回りすぎだわー。

• 日誌
• CM(0)
• 2012/10/14 Sun.

二足の設計のいろいろ③

それでは、③コマ目になります。

これまでに自分自身が作ってきた二足歩行ロボットをまとめます。その1。

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■初代のロボット(第14回robo-oneに参加して、懐かしの坂道を歩く資格審査で落ちました。)

　一番最初に作ったのは片腕3自由度、片足7自由度、腰1自由度の全21軸のロボットでした。

何よりもすべてがはじめてでした。
まだCNCは使えず、バンドソーとボール盤と曲げ機で、どれもはじめてでしたががんばりました。
若さが溢れています。
アルミの保護シートが歴戦の中で剥がれるたびに、自分の成長を感じたものです。
全長：340mm
重量：2020g
モータ：HSR-5498SGx20,HSR-5990TGx1
マイコン：AKI-H8-3694
コントローラ：VS-C1
制御回路はリトルバーニングコアの24軸ジッターフリーを参考にしていました。
はじめて作った割にはスタイリッシュだと思っております。

---

　では四肢の軸配置を考察してみます。

◇腕
腕はこのように3自由度であります。当時はもう1自由度ぐらい大目なのが主流だったと思います。
左の図からすれば、ピッチロールピッチになります。
1自由度増やすとすれば、ピッチロールヨーピッチになり、ロールとピッチの間に腕を捻る軸を取り付けます。

攻撃手段は横突きがメインになりますから、単なる振り上げよりも、水平回転軸2自由度の攻撃が効果的でした。


2自由度付けてストロークを稼ぐのがかなり勝負の決め所だったと思います。


とまぁ、始めの腕はそんなモンで3自由度あれば、「どんなところにでも手を出せるだろう」という考えでカンタンな軸配置にしました。



◇脚
片足の自由度はシリアルリンク非直交膝ダブルサーボのヨー軸尽き7自由度になります。
主に横移動と旋回が出来たら勝負になるので・・・（はじめだからそれ以外ができる様になるのはだいぶ先のはなし。）

横に移動するときはロールを2つ回せばいいです。
膝を屈伸させるタイミングを合わせると上手く加速できます。

その動作にヨー軸を用いて両足をハの字に開くを組み合わせれば、信地旋回をすることが出来ます。
足裏は基本的に滑りやすいものですので、開くスピード、大きさは逐一調整が必要です。


◇そのほか機構的な面で工夫されているところ・・・

◎テフロンのスラストワッシャが随所にちりばめられております・・・・。
弁当箱みたいな胴体と、ヨー軸3つの股関節ブロックの間に挟まってる白いものです。

腰ヨー軸、足ヨー軸、腕ピッチ軸・・・全5個。これは当時何にも知らない僕が、ネットで探して見つけた樹脂材料の加工屋さんに、何にも考えず、厚み・外径・内径をメールして作ってもらったものです。
なので、サーボのホーンとかにばっちりな大きさです。一個500円ぐらいで作ってもらいました。

これは効果覿面です。
やらない人はアホとしか言いようがありません。
サーボモータの出力軸はほとんどの場合ピン拘束したぐらいの剛性しかありません。グラグラします。
グラグラしてると、モーションしてもへんな感じ出し・・・、そのうち出力ホーンをとめてるネジが緩んでしまいます。
その先にあるのが、ホーンのセレーションがなめる・・・という事件です。

◎ほとんどのフレームがA5052の曲げコの字パーツになっています。
これとコンビネーションで重要なのが、反対軸を用いた両持ち構造です。

どうして両持ちを必要とするかは簡単、
算数をやった人なら一発です。1本の線を決定するには2点必要なのです。
この一本の線が、サーボの回転軸のことです。1つの軸につき2個の支え（この2個の支え同士は頑丈に結合されている必要があります。）がないと線が決まらないわけです。

そこでさっきのワッシャのこともよりわかります。
ワッシャの入っている軸は、両持ちに出来ないわけです。なので1つの線が決まらず、いろんな線になる⇒グラグラということであります。
ワッシャを入れるとひとつの線と点の関係ではなくなって、円柱と面の関係になります。机の上にトイレットロールが置いてあるのとなんら変わりません。（ココで忘れてほしくないのは、トイレットロールの下の面と机の表面がしっかりくっちて居られるのは、紙の軟らかさと重力のおかげです。）

◎足裏の素材とか
よく見るほかないですが・・・
茶色のものはフェルト素材に滑り止めのブツブツ樹脂がついたものです。
緑色のは判子を押すときの下のゴム板です。

両方ダイソーでそろえました。
他にもさまざまなものが試され、捨てられていきました。

いまでも、この足裏はかなり完成されたものだと思います。
両足でたつときは、フェルトが接触している率が高くすべり安いですが、片足のときはより踏み込まれ滑りづらくなります。
また、着地時の衝撃緩和に判子のゴムはちょうど良いです。必ずしもうれしくは無いですが、少し厚みがあるといいと思います。がフェルトなどモフモフなものが分厚いのはダメです。バランスボールの上に立っているような状態になります。

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■3代目のロボット
2代目はまぁ、うまく行ってないわけです。

こちらが、3代目のはじめの状態です。この後3度ほど改良が加えられます。
片腕4自由度、片足7自由度、腰2自由度、全24自由度であります。

腕も脚もシンプルですが、変則的なものです。

腕はピッチロールロールロールです。
脚はヨーロールピッチピッチピッチロールヨーです。
シリアル直交膝シングル足裏ヨーです。
腰には、ピッチ軸が追加されております。
何で、腰がヨーピッチの順なのかは、ゴルフを思い浮かべていただければお分かりになると思います。

全長：370mm
重量：2100g
モータ：HSR-5498SGx21,HSR-5990TGx1
マイコン：AKI-H8 3694
コントローラ：VS-C1
回路はLBCです。

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◇たいして面白いところがありません。
このときから、材料の多様性を唱え始めていました（１人で）。
アルミとCFRPはフツーに使われる材料でした。環境がよくドライカーボンの板も、プリプレグもありましたので、少しはCFRPを使うことも出来ました。
ですが、樹脂材料の利用はなかなか難しいところです。
サークルには既にマグネシウム合金をつかった例もありましたが、入手困難かつ高価であったため嫌われていました。

樹脂材料は切削性がよく、僕の使っていたCNC（オリジナルマインドのブラックです。）ではアルミに比べて圧倒的な開発速度を実現できる可能性がありました。

サークルでは大会の1月ぐらい前には、CNCを利用する争いが寝てもさめても続く状態です。ブラックは良く戦っていました。おおよそ1人1台のロボットを製作します。同時に5台ぐらいのroboone向けの2足歩行ロボットが削られるわけですから、戦争みたいなものです。
設計はとっくに完成しているのに、加工が始められないということもザラにありました。

その中で、POMやABSそしてPCという樹脂は慢性的な加工時間不足を解決できるのでは？と思っていたわけです。

加えてアルミの半分程度の比重であるため、ロボットの軽量化ができるのでは？という希望もありました。

POMを１畳買いまして（５ミリ頼んだら5.5ミリが届きました…いい勉強でした。）、加工具合などいろいろやりましたし、しっかり設計に組み込みました。足裏や、ふともも、スネに使われています。
加工速度は単純に５倍ぐらいになります。５ミリのPOMと１．５ミリのA5052ですからやばい。加えて、アルミは切削油を使ってましたが、そんなものいらなくなりました。加工後の処理工程の短縮にもなりました。


しかしながら、そのときは剛性がなく使いどころがかなり難しいという結論になりました。特に胴体⇒下半身に掛けては使いどころはほぼないと思われました。
加工が速くても、比重が小さくても、剛性が無くてはネジひとつ、しっかり締められなかったわけです。
M2のタップは強度が無く、直ぐになめてしまう恐れがあるのでM3のタップを立てます。なのでそれなりの厚みが必要なりました。これは返って重量の増加を招いたのでした。


A5052の1.5mmの曲げを利用した設計理念はかなり完成されたものだったといえます。

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この段階では、２年生春ぐらいだと思います。まだ、いろいろと試行錯誤で安定は程遠いものでした。


確定したことは
・両持ち構造
・片持ちスラスト構造
・A5052コの字パーツ
これは絶対にはずせないものです。
にわかにＺＭＰ規範の動歩行をしたいと思い始めていたので、逆運動学で指示のとおりに動かすために十分な剛性を得るのが絶対的なものになっていました。

では、次回にかなり安定したモデルを、
そしてまんぞくして設計が飛躍し始めたものをまとめることにします。

 

• 二足
• CM(0)
• 2012/09/17 Mon.

うごいたのだ。

ようやく動き出したのです。
まあそれだけです。
胴体と4つの足先の位置を与えるとその姿勢になります。
まだ、胴体の角度とかは指令できません。
3次のPtoP（っていったっけ？）です。

まだまだ歩くのは先の方です。

• マルチレッグド
• CM(0)
• 2012/09/16 Sun.