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■サーボノイドレグ その1 【脚を変えたい】

▼脚があまりのもアレなので・・・

ロボゼロの歩行は“二足歩行”ではありますが、“直立二足歩行”ではありません

背骨に対し下肢が直交している『ゴリラ』や『犬』に二足歩行させたような感じの“ヒザが曲がった歩行”になってます

『ゴリラ』や『犬』の下肢が直立できないのは(股関節の可動域の関係上)仕方がないことなのですが、
ロボゼロの場合、下肢が直立できるにもかかわらず太ももを前方に突き出しヒザを曲げて歩行します


20110921足_04
▲ヒザが曲がっていてカッコ悪い・・・

考えられる理由は、

①ヒザを伸ばして歩けない
②ヒザを伸ばして歩けるが、スムーズに歩けない
③ヒザを伸ばして歩けるが、モーションで対応していない、、、などなど

③ならモーションを修正すればOKですが、すると、なぜデフォルトがわざわざこんなカッコ悪い歩行モーションなのか?
そう考えると①②の可能性が排除できないわけです

つまりこのゴリラ歩き、ロボゼロの“構造的な問題”で起こっているという見方ができます!


▼仮説

ソール(靴底)の曲がらない『スキーブーツ』で歩行すると人でも“ゴリラ歩き”になりますよね?
・・・だからこんな仮説を立ててみました

”土踏まずがあればスムーズに直立歩行ができる”

まぁそれでも所詮、私みたいな初心者が考えることなので、先端のロボット技術者がやっていないわけがありません
そうだとすると、当然ホビーロボットにもフィードバックされているハズです

しかし、やらない

 否、、やれない!??


もし“やれない”のだとしたら多分“特許”の問題があり、製品にできないのだと勝手に憶測、、

つまり、この仮説は正しい!!(ん!?)


(妄想の中では、すでにキャットウォークするあいたんの姿が・・・ハァハァ)


≪メモ≫

・ロボットは、重心を後ろに残した状態で一歩を踏み出す
・重心を後ろに残した一歩は、ヒザが逆関節構造の方がスムーズ
・ロボゼロの前進は、逆関節ロボが後退しているモーションに似ている
・ロボゼロを逆関節にすれば、より歩行の安定性は増す??
・つまさきを作って、“つま先関節”と“足首関節”で逆関節構造が取れるようにする
・ヒザの“ダブル”関節を“シングル”にして、余ったサーボをつま先に移植、ソフト上から制御する
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■サーボノイドレグ(その2) 脳内設計図 完成

▼目標となるべき足?

作りたい足・・・ ↓


20120118脚_01
▲足裏の面積が、とても小さいww というか立てるのか??

・・・という不安があるのですが、この『脚』にしないと気が済まないのでやります(やらせてください)


▼で、、肝心のアイデアは・・・

『つま先で立てばいい』 ← キッパリ

・・・という方向性で足を作っていきます

■サーボノイドレグ(その3)46号相当

▼つま先可動

サーボノイドあいたんは、つま先で立ちます
どんな時もつま先立ちです
というわけでつま先関節ですが、こんな感じ・・・ ↓

20120122ROBOXERO_46-5.jpg
▲かかと部分は、あとで切断しちゃいます

デフォルトの足ブラケットを外し、ノーマルタイプのサーボブラケットを装着

瞬間接着剤で固定してから、サーボブラケットの穴をガイドにφ1.4mmドリルで非貫通穴を空けます
(先に全ての非貫通穴を空けておくのがコツ)

次に穴を貫通させます
途中、振動でブラケットが外れても非貫通穴が正確に打ってあるので、外れても位置がズレることはありません

ブラケットの固定位置は目測、、
結構いい加減に見えますが、正確に測っても誤差が出やすい場所なので、この場合は目測のほうが正確と判断してます


20120122ROBOXERO_46-6.jpg
▲足ぶたフレームは一部カット

足ぶたフレームは一部カット・・・塗装の一部がはがれましたが、色の再現が難しいので全部はがしました


20120122あいレッグ_00
▲どういうデザインにしようかは、まだ決まってません、、

とりあえず、かかとのアルミフレームを組んで、クリアランスを確認しながら足のカバーを作り始めました

■サーボノイドレグ(その3) 左足カカト

▼ロングケーブルに付け替え

ハンダ処理が心配です
ちなみにデフォルトのサーボは左腕に装着されてます・・・

20120226あいレッグ_02
▲工エエェェ(´д`)ェェエエ工

いや、いいんです、、(いいはずです)
かかと部分は、歩行モーションができたら切断する予定

▼新たな問題が次々と・・・

▼右下肢のケーブルを頭部へ

KONDO製のケーブル、硬いです
デフォルトよりかなり細身のケーブルですが、
ごく弱い曲げに対しては形状記憶合金並の弾性があります
一本では大したことはありませんが、束ねると“板バネ”のような感じになります

これを“バネ”として使えば、曲げた下肢を真っ直ぐ戻す為のアクチュータ(動力)として使えますが、
単に“取り回し”を考えるならこれはかなり厄介


20120424配線_1
▲これがあいたんの正座ポーズ

ケーブルがバタつくので、束ねました
黄色のパーツは関係ナシに、ここまでしかヒザは曲がりません
・・・これが原因で、結果的に腕の長さ※が足らないという事態を招いており、
転倒時の“立ち上がり”を危ういものにしています

※立ち上がりは、腕のサポートが必須(ヒトも腕を使わないと立ち上がるのはかなり苦しい)

ヒザの問題はこの後なんとかしないといけません、、、



20120424配線_2
▲ケーブルが硬く、首が回りにくくなった

首の回転は、機能的にどうでもいいので問題ナシ
むしろ、首の懸架の負担を軽減してくれれば・・・などと考えております
・・・というのは強がりで、なんか気に入りません##



20120424配線_3
▲上肢から背中に入るケーブル

あ~ケーブルうざい

腕のケーブルが(視覚的に)ここまでウザいとは思いませんでした
背中の中では下肢のケーブルが強固な棒の様になって収まっているので、
今後のケーブルの処理は難航しそうです


雛(hina)は一体どういうケーブルの取り回しをしているのだろう・・・
実際にロボットを作ってみて判ることがいろいろあります
ケーブルが外に出ていないあの雛(hina)の神ボディはやはりすごいです

▼正座できるようになりました

▼太もものサーボのレイアウトを変更

①鉛直方向を向いていた太もものサーボを斜めに変更
 ヒップのサーボに対して直交するようなレイアウトに変更しました

②ヒザのコの字型ブラケットをサーボの後ろに逆向きに付替えました
 これによりヒザ下が、後方に180度スイングできるようになりました



20120425正座_1
▲正座ポーズが萌えるようになりました

ヒザが180度曲がります
これによって座高が1cm近く下がりました
座高に対して腕の方が長くなりました

・・・ただ、しゃがんだ状態では(多少の改善はみられたものの)まだ腕の方が短く、起き上がりには不安が残ります



20120425正座_2
▲デザイン的にはアリ

薄っぺらな太ももが厚くなったので、デザイン的にはOKです
前に飛び出るサーボの角(かど)の部分も、お腹ラインの延長線の内側なので違和感も許容範囲です

ただ、太もものサーボを斜めにしたことで、もも上げのクリアランスが減少・・・
結果、ヒザが1センチくらいしか上がらなくなりました
これが、歩行モーションにどう悪影響となるかが判りません

想像できるものとしては、

①歩幅が小さくなる
②しゃがみ歩行(重心を下げての歩行)での歩幅が著しく小さくなる

歩けないようなら前のヒザに戻します

▼スタビライザー

▼歩行安定化ギミック → スタビライザー

以前、半分にカットした後半分(かかと部分)をスタビライザーとして再利用しました


20120429スタビライザー_2
▲歩行安定化ギミック

“スタビライザー”と呼ぶと何かすごく強そうなのでスタビライザーって呼びます

・・・かかとなんですけどねw



20120429スタビライザー_1
▲ネジ止めしただけ

足を半分にカットした時に、既に考えていました
ただ、歩行モーションが完成した後、さらなる安定化を目指す為にスタビライザーを装着する予定でしたが、
思いのほか、あいたんの重量バランスが悪いので前倒しして装着

今はそのままネジ止めしただけですが、あとでもう少しかっこよく加工します
別に出場予定などはないですが、ロボワン(ロボット競技)のレギュレーション※にあわせた足のサイズにするため、
デザインを考えながらいじっていきます



20120429スタビライザー_3
▲中折れ機能

パッと見、前後方向に1センチ拡大したような感じになります
つま先があるので、スタビライザーを含めて“足全体”として見るなら“中折れ”するようになってます

”つま先立ち”を意識して作ったあいたんですが、
実はペダルに足をかける動きも意識しています→【コレ】


まぁ今はムリですが、徐々にロボットスキルもUPしているので、
5、6年以内になんとか挑戦してみたいのであります



【 レギュレーションについて 】

▼例えばクルマの場合、、
F1やWRCなどのレースでは、排気量やタイヤサイズ・ウイングの形状・スポンサーに至るまでちゃんとした規定があります
これは全てのチームの総合力を拮抗(きっこう)させ、競技自体を(ファン目線で)“面白く”するための措置で、これをレギュレーションと言います
レギュレーション違反が発覚すると(チームの存続が危ぶまれるほどの)厳しいペナルティが課せられます

▼ロボットイベントのレギュレーション
“レギュレーション”とは、イベントに出場するためのロボットの機体に関するルールです
足の裏の長さ・腕の長さ・重量・歩行方法・無線方式など規定があります
ローカルなイベントでも『ROBO-ONE:ロボワン』のレギュレーションに準じるという表記が多くみられるため、
自作ロボットであれば、設計段階においてロボワンのレギュレーションをしっかり理解しておく必要があります
(ちなみにサーボノイドあいたんは、レギュレーション違反がはなはだしく大会参加はできません)

これは想像ですが、、
狭い世界なのでレギュレーション違反がイベント後に発覚すると、全国レベルでその名がとどろき“有名人”になる可能性があります
主催者が複数の大会の関係者だったり、大会を連戦する出場者がいたりするからです
読んでも(難しすぎて)ぜんぜん理解できない“大会規定”ですが、ロボット初心者はレギュレーションをしっかり確認しておきましょう

▼足ふたカバーの塗装

▼足ふたカバーをピンクに塗装

ロボゼロの赤い金属パーツは全てピンクにする予定

20120430スタビライザー_4
▲つま先立ちでは、大股開きになる必要はないので・・・

この状態で、足のロール制御はできません
前後方向を向くロール軸が、つま先立ちをすることで上下方向を向くヨー軸に変わっているためです
しかしこの状態で足を開くモーションはあまり考えにくいので、そんなに悪影響はないと考えています

逆に、ヨー軸ができたことでキャットフォークができたらいいなぁ~などと・・・


20120430スタビライザー_5
▲ロボワンのレギュレーションを大幅に上回る全長

足の全長の制限は、脚の長さの○○%以内という規定があります
あいたんは、現状でこの規定をクリアしていません

イベントに出場する場合は、前後を大幅に切り詰める必要があります



20120430スタビライザー_6
▲かかとを浮かせた状態

デフォルトの場合、足をここまで引くとつま先が“線接”になりますが、あいたんは“面接”を維持できます
単に歩行アクション中の場合は、機能の面でデフォルトと大きな違いはありませんが、
静止状態にある時は“重心”を維持することで“軸足”にすることができ、この状態から別のアクションの起点になれます
①方向転換の軸足になることができる【想像】
②この状態から強引に後退にもっていける【想像】
③腰を落とすことができる(その他いろいろ)【想像】

・・・などとかなり希望観測的な妄想をしておりますが、
つま先可動のロボットの動画があまりないので、実際どうなるかは不明・・・



20120430スタビライザー_8
▲こんな感じで曲がります

足首のロール軸は、内側にはデフォルト同等にほぼ真横まで曲がりますが、外側には若干傾く程度で、ほとんど曲がりません
また、かかとを着地しているときは『ロール軸』ですが、垂直のつま先立ちで完全な『ヨー軸』に変化します

これが、モーションつくりでどういう悪影響を及ぼすか不安・・・

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