関節のレイアウトのページ

１．軸の相対位置関係

自由度が２以上のある関節の軸は、１点に直交させる設計が制御の計算を簡略化する上で 一般的ですが、計算よりは工作を簡単にし、安く仕上げるために「直交はするけれども １点には交わらない」レイアウトになっています。
ソフトが若干複雑になってしまうことに関しては「自分で書く分にはお金がかからないし、 上手く部品化すれば次のロボットにも流用出来きる」と考えて目をつぶっています。

２．骨格の構造（関節のレイアウト）

以下の図に示すように、バージョン１〜５に向けて、バランスに関する試験を行いながら だんだんと自由度を増やして行きました。簡単な条件から複雑な条件へ少しずつ 進めて行くことが結局近道になると考えています。
図の表記形式が一般的な物と若干違いますが、実物の写真と見比べれて頂ければ分かると 思うので簡単に済ませました。

	バージョン１ ６足歩行ロボットのコントローラーの分解能で、どの程度動くのか、様子を見るため ２サーボで動かしてみました。分解能もサーボの反応速度も不十分に見えましたので、 ほんの少し動かして次に進みました。
	バージョン２ レッグラボのＨＰを見ていると、運動が平面内にある「2D Walk」と平面で拘束しない 「3D Walk」を区別して実験をしていたので、それを見て当面は「前後方向の外乱を キャンセルしつつ横方向に歩く」ことをめざして８自由度で動かしました。 具体的な試験項目としては、足先軌道の各通過ポイントを通過する時刻と、ポイント間の 加減速パターンを指定して動す事によって重心移動とその時にジャイロからどういう波形が 来るかを見ました。リアルタイムに波形を評価し制御波形へフィードバックすることは 難しそうに思えたのですが、脚は思うように動いたので「これならば静歩行は簡単だろう」 と考え足の改造に進みました。 　この段階では、ピッチ軸のジャイロからの入力を、足首にフィードバックしていました。 実際の制御方法としては、制御データを出力する段階で、ジャイロの入力に比例した オフセットデータをリアルタイムで計算し、出力データに加減する方法をとりました。 左右にモーターが張り出していますので、妙な位置に「足」があるように見えますが、 ここが股関節の真下になっています。
	バージョン３ バージョン２での試験の結果をふまえて、足と地面の接触の形態を「線」から「面」に変えて 静歩行が出来るようにしました。先ずは安定のとりやすい状態から始めようと言うことで 手元にあったアニメのロボットのプラモデルから比率をとって足の大きさを決めました。 合計自由度は１０になりました。 足首の駆動方式はその他の関節と同様に、可動範囲より調節のしやすさ等を重視して パラレルリンクの一種の形にしました。 足首への負荷をかけすぎたためにサーボモーターが壊れてしまったのですが、同型式のサーボが 手に入らず修理が出来なくなったため、やむなくバージョン４の形に移行しました。
	バージョン４ 足首のサーボを小型の物から普及型の物に変更し、レイアウトも変えました。 バージョン３の時には足首の可動範囲の不足を感じていましたので範囲を 広げました。 合計自由度はｖ３と同様１０です。 足首の軸が１点に直交する様になっています。
	バージョン５ 合計自由度は１２になりました。 ｖ４までは常に「足」が平行でしたが、このバージョンからつま先の向きを 左右に振れるようになりました。 当初は全ての関節にSRM-1301(SX-101Z)を使っていましたが、その内の２個を FP-S9303に戻しました。 各関節のトルク配分 ＲＣサーボのカタログデータのトルクは６Ｖでの物なので、0.8をかけて ４．８Ｖのデータとしました。トルクの単位はｋｇ・ｃｍです。 関節０：12.3 関節１：4.7 関節２：4.7 関節３：4.8 関節４：3.3 関節５：4.8

2L1v6のＲＣ用サーボ

サーボモータの概略仕様と使用場所は以下の様になっています。 歩行中に必要なトルクは各関節で異なるので、性能的な無駄を避けつつ 予算を抑える意図で機種を決めました。