メカのページ

「簡単なメカで済ませる」が基本コンセプトです。足回りは田宮の「楽しい工作シリーズ」の ギアボックスやタイヤ等を利用し、あとはプラ板の箱をつないでいっただけです。 プラ板で出来ている部分は「基板や配線等が固定できればよい」程度に考えて作りはじめました。

05.03.04 Ｗ６ｖ３を頭部ユニット、胸部ユニット、移動ユニットに分解したところです。 頭にはメインＣＰＵとカメラ、超音波距離センサ、赤外線距離センサ、磁気コンパス等の センサ類が入っています。動きの統合や外界情報の取得を担当します。 胸部ユニットにはNo.2サブCPUと電源が入っています。ＲＣサーボの制御を担当します。 移動ユニットにはNo.1サブCPUと移動用のモーターおよび車輪等が付いています。移動用の モーターの制御を担当します。

コンセプトは「雲台に載せたカメラ」です。というわけで、首の関節の構成は一般的な パン・チルト機能付きの監視カメラと同じようなものとなっています。

頭の部分は、主に「マイコンとカメラを入れる場所」として設計を始めました。 簡単に作るために箱型とし、マイコンとアナログ信号を出すセンサ類を、なるべく短い距離で 配線できることと、センサを配置した結果が「顔っぽく見える」こと等に留意しました。

首の可動範囲については、ヨー軸方向は、距離センサーでレーダーチャート を作る時の事を考えて±９０度としました。ピッチ軸方向は手で拾おうとしているモノを 視野に納められることと、部屋の天井を見上げたり、床から近くに立っている人を見上げたり 出来るように±７５度としました。

全体における頭の位置は、上記の視野確保等の目的に沿うよう一番高いところということで、 今の場所に決めました。

	03.10.04 メインＣＰＵとセンサー類を含む頭部ユニットです。６Ｐのコネクタで胸部ユニットの Ｎｏ．２ＣＰＵボードと接続します。ＲＣサーボは全てＮｏ．２サブＣＰＵが制御しているので 、ＲＣサーボのコネクタも２つ出ています。
	03.09.23 頭の中の写真です。あとで機能を拡張できるように 「とりあえず必要」と思ったスペースよりも大きめに作ってあります。
	03.10.04 首のピッチ軸、ＲＣサーボの出力軸の反対側の軸受けです。ＲＣサーボの底フタに、 ３ｍｍの皿ネジを埋め込んだ２ｍｍ厚のプラ板を両面テープで貼り付けてあります。
	03.09.23 首の付け根の写真です。

胸部構造
箱から自由度４のロボットアームが２本生えているような形をしています。 箱の部分は、仕切りで上下２分割されており、上がマイコンボードとＲＣサーボのスペース。 下が電源のスペースになっています。

腕部機構
腕は、肩や肘の関節がＲＣサーボの可動範囲いっぱいまで動けるように考えた関節の 配置としています。腕の長さは、床に置いてある知能ロボコンのスポンジボールに 手が届く長さということで決めました。パワーは、腕を伸ばした状態でも自分の腕の 重量を支えられることと、床の上から５０ｇ程度のモノを持ち上げられることを 設計の仕様としました。

肩部構造
このアームは、肩のピッチ軸方向の関節だけが片持ちの軸受けになっています。 そこで、モノを持ち上げた時などに発生する、軸に垂直な方向の荷重を支持するため、 サーボホーンと同じ高さの箱で囲んで支持するようにしています。

首部構造
ここも片持ちの軸受けになっているので、肩と同様にサーボホーンと同じ高さの箱で囲 んで支持するようにしています。

腰部構造
ここも片持ちの軸受けになっています。上半身の重量によって、ＲＣサーボの軸に対して スラスト方向に、比較的大きな一定方向の荷重がかかるので、ＲＣサーボにスラスト荷重を かけずに、スムーズに動くように、上半身を３個のローラーで支えるようにしています。 また、軸芯が狂っていても動くように、ＲＣサーボはゴムブッシュを介して緩く弾性支持 しています。

	胸部構造 腕を付ける前の胸部構造です。移動ユニットＴｙｐｅ１の上に乗っています。
	03.08.25 腕部分の写真です。肩と肘の各関節は、およそ１８０度の可動範囲があります。
	腰の裏側の写真です。こちらも、およそ１８０度の可動範囲があります。 ＲＣサーボを囲むようにジュラコンのローラー付いています。 元々は４個のローラーで支えていましたが、必ず１つ以上が浮いてしまうので、 バランスよく３個に変更しました。
	02.08.24 肘と手のＲＣサーボは両面テープで取り付けてあります。 ここは、２足ロボットの足首等の様に「１つの関節に全ての自重プラス衝撃の荷重がかかる」 ということはないので、簡単に済ませてみました。
	02.08.30 肘から先（手の部分）の写真です。

移動ユニットＴｙｐｅ１

ショベルドーザーキットを利用した、クローラー方式の移動ユニットです。 クローラーは旋回のときや、傾斜のある路面でしばし外れたり、旋回時の抵抗が大きかったり、 車輪の回転数から移動距離や旋回角度を求める時にスリップによる誤差が大きかったりと なかなか難しいことがありますが、野外でも走らせたいと思い、走破性（と単なる趣味)を重視して クローラーによる移動方式を選択しました。

03.03.30 移動ユニットＴｙｐｅ１の写真です。田宮模型の「ショベルドーザー」キットに秋月のH8/3664マイコンキットが載っています。 キットの部品は、 「博物館」のページで紹介している「Ｗ１」の部品と見た目は似ていますが、材質も 金型も新しくなっていました。 「こんなに簡単で良いの」と言うくらい簡単に組上がります。

移動ユニットＴｙｐｅ２

こちらも「楽しい工作」のギアボックスやタイヤを利用した車輪方式の移動ユニットです。 製作が進むにつれて、全備重量がだんだんと増え、Ｔｙｐｅ１でだんだんとその場旋回 が出来なくなってきました。そこで、室内で小回りが利くように３輪式の車輪による 移動方式を選択しました。

03.12.30 移動ユニットＴｙｐｅ２の写真です。 プラ板の箱に、「楽しい工作」のギアボックスとタイヤが付いています。キャスターは ホームセンターで売っているものです。マイコンはH8/3052Fが付いています。

少々いいかげんな製作途中の図面ですが、製作に使った図面を公開します。 図面上の不具合点を製作中に修正して いますが、その修正をフィードバックしていないところもあります。というわけで、 そのままでは作れない図面ですが、何かの参考にはなると思いますので、ここに置いておきます。

ＣＡＤデータ（JW-CAD for Windows Var.3.10用）


• JW-CAD　形式　のファイル(2004/03/28　版　Ｗ６ｖ３)
  
• JW-CAD　形式　のファイル(2003/07/08　版　Ｗ６ｖ２)
  
• ＤＸＦ　形式　のファイル(2003/07/08　版)