製作者:ゆき&せいじ

目次

課題

右チームは『水』という字を書くロボットの製作。 詳細は課題のページを御覧ください。 このチームには幸か不幸か左チームが存在せず、また せっかくの機会なので『水』だけでなく『木』という字も続けて書くロボットを製作しました。

達筆ロボットの概観

http://yakushi.shinshu-u.ac.jp/robotics-photo/2006a/2006-05-23/dscn2523_Medium.jpg TR_01.jpg

3つのモーターを

に用いて、ペンで文字を書くロボットです。車体を前後に動かしながらラックギア(平たいギア)を使用したアームを左右に動かすことで斜めの線も書くことができます。

奮発して筆ペンを購入した おかげで、かなり達筆(というか芸術的?)な文字を書くことが出来るようになりました。 なので、「達筆ロボット」と名づけました。 多少下手な字でも、筆ペンならそれらしく見える点が気に入っています。 プログラムの改良により、作成者よりも上手な字が書けるようになりました。 これでいいのだろうか。。。

問題点と工夫した点

ゆっくりと動かすために

あまり速く動くロボットだと調整が難しい。そこでこのロボットでは本体の前後の動きもアームの左右の動きもかなり減速している(写真参照)。 前後方向については、(8/24)×(8/40)=1/15 で2段の減速。 アームの移動は、一段(8/24=1/3)減速したものでラックギアを駆動。

http://yakushi.shinshu-u.ac.jp/robotics-photo/2006a/2006-05-23/dscn2524_Small.jpg http://yakushi.shinshu-u.ac.jp/robotics-photo/2006a/2006-05-23/dscn2525_Small.jpg

車体駆動部
TR_06.jpg

アームのバランスを保つために

最初は、ペン固定部とペン上下モーターを同じ側につけていたのだが、これだとアームの片方だけ重たくなり、アームが動いた時かなりバランスが悪くなってしまう。 そこで重心を車体の近くに取り安定させるため、ペン上下モータとペン固定部をアームの反対側に配置した。その結果、かなり遠い距離に駆動力を伝えなければならないという問題が出てきたが、これはチューブ(紫色のホース)を使うことで解決できた。

このホースと軸の接続は力がかかりすぎると空回りするが、モータ側の減速比やプーリの径を調節することで適度な力を伝達するクラッチのような役割を果たすことができ、結果として味のある字(?)になったかもしれない。ホースを使うと直線上になくても(多少曲がっていても)力を伝達できる(簡易ユニバーサールジョイント)。

また、アームを駆動するためのギアだけでアームを上から押えてもアームはグラグラするので、もう一つアーム押え用のギアを配置した。

http://yakushi.shinshu-u.ac.jp/robotics-photo/2006a/2006-05-23/dscn2526_Small.jpg TR_04.jpg

ペン上下モーターAssy
TR_03.jpg

適度な筆圧を得るために

筆の接地角度や固定方法は、いろいろ試した結果、現在のシンプルな形に落ち着いた。ペン接地後さらにモーターを回し続けても、ペンによって車体が持ち上がることなくプーリーが空回りするようにすることもできた。

http://yakushi.shinshu-u.ac.jp/robotics-photo/2006a/2006-05-23/dscn2527_Medium.jpg 筆を上げたところ

http://yakushi.shinshu-u.ac.jp/robotics-photo/2006a/2006-05-23/dscn2528_Medium.jpg 筆を下げたところ

TR_02.jpg TR_05.jpg

アームが伸びきってもロボットが壊れないように

アームが先端まで来たとき、アームと本体の部品が当たるようになっていて、それ以上動かないようになっている。しかしこのようにするとモータが回転しすぎた場合、ロボットが壊れるかモータに負荷がかかりすぎてしまう。そこでトルクギア(力がかかり過ぎると空回りする白い特殊なギア)をアーム駆動に使用することで、この問題を解決している。

http://yakushi.shinshu-u.ac.jp/robotics-photo/2006a/2006-05-23/dscn2529_Small.jpg 中央の白いギアがトルクギア(クラッチギア)

簡単に組み立てられるように

特に筆の取り付け部など改良を重ねなければならない箇所は、なるべく独立させて本体から容易に取り外しできるようにした。

http://yakushi.shinshu-u.ac.jp/robotics-photo/2006a/2006-05-23/dscn2530_Small.jpg http://yakushi.shinshu-u.ac.jp/robotics-photo/2006a/2006-05-23/dscn2531_Small.jpg

http://yakushi.shinshu-u.ac.jp/robotics-photo/2006a/2006-05-23/dscn2532_Small.jpg http://yakushi.shinshu-u.ac.jp/robotics-photo/2006a/2006-05-23/dscn2536_Small.jpg

写真のように簡単に分解できる。

プログラムの保守性のために

ペンの上下やペンの移動・移動量等をマクロ化し、 モーターA/B/Cや具体的なモーター回転時間を気にすることなくプログラムが書けるように工夫した。 そのおかげで、別の文字「達筆」を書くことを決めたときも、比較的楽にプログラムを書けた。

その他

http://yakushi.shinshu-u.ac.jp/robotics-photo/2006a/2006-05-23/dscn2533_Small.jpg ギアが浮かずに滑らかに回るように縦方向をビームで補強(反対側も補強してある)。

http://yakushi.shinshu-u.ac.jp/robotics-photo/2006a/2006-05-23/dscn2534_Small.jpg 筆の取り付け。すぐに外したり、角度を容易に調整できる。

プログラム

達筆ロボットによる作品

課題である「水」「木」に加えて、ロボットの名前「達筆」も書かせてみました。

「水木」「達筆」
 「水木」 「達筆」
movie: fileSuimoku.mpgmovie: fileTappitu.mpg

未解決の問題

今回の製作時間と費用

まとめと反省

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Last-modified: 2006-07-05 (水) 15:42:10