2007a/MemberOnly/進行状況A

目次

課題3:懐中電灯を追いかけるロボット

製作者

タマヂャン、こんどー

ロボット

ディファレンシャルギア

ディファレンシャルギアとは、一つのモーターでマシンを動かすギアの仕組みのこと。これまでの「書道ロボット」「トレースマシン」は、左右のタイヤを、二つのモーターを使うことによって動かしていた。仕組みはかなり複雑になるものの、モーター一つ分の空きができるためその他の動きが可能になる。

gia

しかし、このマシンの問題点は、左右のタイヤを同じ方向に回転させることができないため、後進、直進はできない。前進の場合は、左右のタイヤを少しずつ動かすことで、前に進むことは可能である。

投擲機能

これはゴムの力により、投擲が可能となる。写真で見てもらえれば一目瞭然だと思う。

move

ホイールをしっかり投げるためのパーツを多少多めにつけたため、重くなってしまった。重さによる鈍さを解消するために、ゴムを二つ付けることにした。

 理由1・・・ゴムは伸ばせば伸ばすほど、力が増大する(ゴムの力は伸ばす距離に比例する)
 理由2・・・ゴムの数を×個増やせば、力は×倍となる

ばねと非常に似ているこれらの特性をうまく使うことができた。

ディファレンシャルギア投擲ロボ

今回の課題は、光を感知する仕組みも必要なため、上の二つと、光センサーを搭載したものが完成体となる。しかし、これらを単純に組み合わせるだけでなく、考える点が多くあった。

  • 1:タイヤをどのようにするか

    ディファレンシャルギアの特徴としては、まっすぐ進むことはできず、常に曲がりながら進むということ。そのため、4輪にすることは、ギアから直接タイヤに結び付けない限り難しい。もし、まったく動かない、回るだけのタイヤをつけたとしたら、摩擦の関係で曲がることができなくなってしまう。ギアから直接つないで、動くようにすることは、ギアの数も多くなってしまい、投擲機能に使える分なくなってしまって断念。そこで補助輪をつけて3輪にすることにした。

    l
  • 2:出力本体をどこにどのように置くか

    いつもどおり横に寝かせてしまうと、投擲機能をつける場所が、出力本体の上になってしまうか、横に付けることになってしまう。うえにつけた場合、ボタンを押す際に非常に面倒になってしまうため却下。横につけるのは、バランスが悪くなりすぎてしまい、進むことが難しくなってしまうため却下。そこで、出力本体を立てることを思いついた。そうすることで、投擲機能に関係する、ギア、モーター等のパーツが車体の中央に位置し、バランスがよくなる。

    k
    本体と投擲、ギアを固定するのも、ブロックがうまくかみ合わずに苦労したけれども、アームとうをうまく使うことにより、何とか完成することができた。 しかし、実際にプログラムを実行してみると出力本体が前にあると、摩擦の関係で、補助輪が上手く機能しないため、出力本体と投擲部分の位置を入れ替えた。それでも重心はあまり変わらず、前輪が上手く機能しなかったため、さらに改良を加え完成。
    OK
    重心が可動タイヤの近くにくるように作ったため、前輪にあまり負荷をかけないように走行することが可能になった。そのため、摩擦で回りにくくなったりすることなく、スムーズに回れるようになった。

プログラム

(長くなってしまったため,それぞれ別のページにリンクをはりました)

プログラム1

プログラム2

プログラム3

工夫、苦労した点

  • (本体)
  1. ディファレンシャルギアの仕組みを理解するのが大変だった。ポイントとなる濃灰色のギアの動きが複雑だった。説明に書いたように、タイヤを手で回すと、両輪が同方向に回るのに対して、モーターによって動かすとタイヤが別々の方向にまわる。それに気づいたとき、ディファレンシャルギアの仕組みに感動した。こういう仕組みを自力で考えられるようになりたいと思った。
  2. 摩擦という問題。これまでにも問題となってきていたけれども、今回はディファレンシャルギアということで、これまでよりももっと深く、慎重にしなければならないことに苦労した。本体、投擲機能の位置を何度もいじり直した。場所を正反対にしたり、近づけたり・・・。その際に、出力本体を垂直に立てるという選択肢をとったため、投擲機能とマシンとの接続も難しくなったり・・・。最終的には、重心を限りなく可動タイヤの上に持ってくるように作ったけれども、長い道のりだった。
  • (プログラム)
  1. 「閾値で撃沈」:前回の課題と同じように光センサが設定した閾値よりも大きいか小さいかで懐中電灯の光を判断できると思ったが無理だった(自分のチームだけ?)ので2つの光センサの値を比較するプログラムにした。
  2. 「変数の利用」:3つ目の「動く光を追いかける」までは良かったが、「光の停止」をどう扱うか苦悩した。 「変数を使ってカウントすれば良い」とのアドバイスを受けたので、とりあえず、変数を使って作ってみたところ、変数の多いプログラムになってしまった。(もう少し削ることができそうな気がする。無理だろうか?)

反省、感想

(タマヂャン)

  • 今回はロボット本体もプログラムもかなり大変だったと思う。特にプログラムの3つ目。前回の課題同様に閾値を上げて、最後にホイールを投げるプログラムをつければ良いと思っていたが、ロボットを走らせてみたところ残念なことに。結局、いろんな人にアドバイスをもらいながら、今まで使わなかった「変数」を使って作りなおした。(「変数」が少し理解できたのは自分的にプラスだった。アドバイス提供者の皆様、どうもありがとう。)
  • 苦手なロボットの本体については、時間もないので、今回こそ問題なく動いてくれることを願っていたが、やはり問題続出。ディファレンシャルギアのギアポッドにつながっているギアとモーター直結のギアが空回りしたり(あの掘削機のような音はもう聞きたくない)、本体(+アーム)の重さのために補助輪が動かなかったり、結果として不器用さを如何なく発揮し、非効率な組み替えを延々と続けた。そのせいで、こんどーにロボを渡せなかったりして迷惑をかけてしまった。非常に申し訳ない。メインのディファレンシャルギアに関しても説明してもらって、やっと理解できた。ハード面に関して理解力と想像力が足りないので、この先のロボコンが素直に不安。

(こんどー)

  • 今回のロボットの一番の要である、ディファレンシャルギアの仕組みに感動した。自分は工学の人間なので、こういった仕組みを自分で考えられるようになりたいと思った。しかし、どんなものにもメリットとデメリットがあるのが常で、そのものをしっかりと見つめないといけない。今回のディファレンシャルギアは明確であるけれど、世の中には数多くの難しい、裏の見えない、もしくは裏しか見えない問題がある。それは自分の生きた環境、価値観、倫理観、宗教など、多くのものがそうさせることがある。そういった偏見を払拭できたとき偉大な発見、発明、偉大な人間になれるのだと思った。
  • 実際に手を動かしてくやることが理解への一番の近道だということを知った。ギアや投擲の仕組みを、絵や、写真で見てもなかなかわからない。けれども実際に自分で作ってみて、いじってみると容易ではなかったけれども、理解することができた。証明をいくらめで追っても理解できないの同様。いくら、スポーツの本を読んでも上手くならないの同様。見て学ぶことも大切だけれども、実際に自分でやることがなければ絶対に上手くいかない。『百聞は一見に如かず』しかり『百見は一触に如かず』いい教訓になった。
  • 一番はじめに、どんなマシンをどのように作るかといったことをもっと明確にイメージしてから作業に取りかかるべきだった。一つずつ、目の前にある問題を解決していくフォアキャストではなく、自分たちのマシンがどうあるべき、どうしたいのかを考えて、そこに向かっていくにはどのようにするのがベストなのか、を考えていくバックキャストを持つことが大切。
  • 今回の課題は、期間が一週間ということで、かなりハードだった。だけど、現代は結果がすべての時代。ほとんどすべての物事に競争原理が取り入れられ、実力のないものは虐げられる社会となっている。そうおもえば、この一週間という期間は不思議ではなく、逆にチャンスなのかもしれないと思った。時間が少ないのは確か。けれども、それは他の班も同じことで、皆ができていないなか見事に仕上げればそれ相応の評価を受けられる。時間がないことをマイナスとみるかプラスと見るか。気持ちは作業にも出るから、今回の課題を胸に社会に出たらといわず、大学生のうちから生きていこうと思う。

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Last-modified: 2007-07-05 (木) 04:17:36