中野島ロボット

小さなロボットの自作記事を書いています。

6日でできる! 吉野式ロボット Day3 上半身を作る

はじめに 今回はロボットの上半身を作って行きます。 大きく分けて胸部、頭部、腰のサーボホーンを作って、下半身とつなげて全体を組み上げて行きます。
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このロボットの上半身の外見上の特徴は、大きな頭と細い腕ですが、二足歩行上の肝は実は腰のサーボブラケットとサーボホーンです。 大きな頭は市販の超音波センサーを搭載するためでもありますが、追加の回路やセンサを後で取りつける事ができるように大きめにしています。 細い腕はこのサイズに合うサーボモーターが無いからなのですが、このサイズのロボットに何をさせるか思いつかなかったのですが、手先にクリップを付けて紙を挟んでメッセージを振ったり、旗を持たせたり、剣を持たせたりはできるようにしています。 では部品の切り出しからはじめましょう。 1.部品の切り出し 50mmのホワイトアングルから胴体、腰部サーボマウント、頭部、足の部品を切り出します。 ホワイトアングルは柔らかいので、カッターナイフで三回ほど切り込みを入れると切り出すことができます。 切り出したら、切断面をやすり掛けしておきます。 胴体
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頭部
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2.穴あけ 寸法図の通りに穴あけを行います。 寸法図に合わせて、部品に1.5mmのドリルで穴をあけて行きます。 四角い部分の切り抜きは、角にドリルで穴を空けてその間をカッターを切るか、ドリル穴をつなげて切り抜きます。 大きな穴はリーマーを使って広げるか、ドリル穴をつなげて切り抜いた後、カッターとやすりで成形します。  (!工具にリーマー入れるの忘れてた!) 3.足の組み立て 引っ付き虫で足首と足を組付けます。引っ付き虫を使う事で、加工時の誤差を吸収しています。 かかとの外側の角が足首の外側の角になるように、足が内側とかかと側に2mmほどはみ出すように貼り付けます。 両足を組付けたら、本体を手に持って浮かせた状態で、両足が真ん中でぴったりつくぐらいで、立たせた場合には3~4㎜右足と左足がが開いている位がちょうど良い調整位置です。 また、腰の位置が水平になるように、ユニバーサルジョイントの長さを調整して下さい。 足の位置は歩行を見て微調整します。 (!引っ付き虫を部品に入れるのを忘れていた!) 4.腰部サーボホーンの作成 サーボホーンには片持ちと両持ちがあり、このロボットの腰部だけは両持ちにする必要があります。 ここが上体作成の山場になります。 ここが少し難しいと思うので、ここではさらっとなめて、別記事で詳しく説明します。 Appendix1 :SG90サーボモータブラケット 4.1 サーボモーターの改造 ・腰に使用するサーボモーターを取り外し、裏のカバーを開けて、サーボホーンと反対側の裏ケースに2mmの穴を開けます。 ・裏からM2×10mmのなべネジをネジ→ワッシャ→ケース→ワッシャ→M2ナットの順で通して止めます。 ・ネジが内部でショートしないように、絶縁テープでカバーをして、ケースを元に戻します。 これでサーボ―が両持ちになり、重い上体を安定して支えられるようになります。
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4.2 両持ちサーボホーンの作成 ・ホワイトアングルを20mmと15mm幅で切り出します。
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・図面に合わせて穴をあけます。
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・SG90付属のサーボホーンの先端を少し切って、M2×4mmのタップネジで取り付けます。 5.背中の組み立て 背中にM3プラスティックネジを通してM3プラスティックナットで止めます。 ここには後で、サーボコントローラを止めますが、Day1で購入した秋月電子のD基板を入手済みであれば、取り付けられるか確認しておきましょう。 4で作った腰部のサーボマウントをM2×10mmの皿ネジで背中と連結し、M2ナットで固定します。 6.胸の組み立て SG90三つを胴体に固定して行きます。 真ん中の首用のSG90を付属のネジで胴体に取り付けます。 5mmプラ角棒から切り出した、サーボマウントの長い方を背中側になるように二つのSG90に、付属のねじで取り付けます。 短い方は、肩のSG-90の胸側にに付属のネジで止めます。 肩のSG-90とサーボブラケットを胴体にM2×4mmタップネジ四本で取り付けます。 7. 背中と胸の組み立て 背中と胸を組み合わせ、M2タップネジで胴体サーボマウントの長い方を下側から止めます。
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胸と背中は実はネジ二本でつながっているだけで、隙間だらけでパカパカしていますが、これはこれで良いのです。 二足歩行ロボットはよく転びます。多少のガタが無いと転んだ衝撃で部品が割れたり壊れてしまうことが良くあります。 多少のガタがあれば、そこが衝撃を吸収し部品が割れずに済むのです。 (ロボットが転ばなくなったら、ネジかホットボンドや弾性接着剤で止めてしまえば隙間はなくなります。) 8.頭部の組み立て 頭部(下)と首のSG90サーボモーター付属のサーボホーンで組み立てます。 頭部(上)は、頭部(下)とはセンサ基盤ができるまでは、テープで仮止めしておきます。 9.腕の組み立て ミニ四駆の部品を真ん中で二つに切り、少しやすりがけをしてから、肩のサーボホーンの下側に取り付けます。 M2ネジで真ん中でねじ止めし、腕を少し曲げた角度で固定します。 また、手はプラスチックのクリップをM2×4mmのタップネジで付けていますが、適当に工夫してみて下さい。 肩のサーボモーターに腕を取り付けます。 サーボモーター保護の為に、腕にはクルクルを巻いて出来上がりです。 10.下半身と繋ぐ 下半身のお尻のサーボモーターに、上半身のサーボホーンをに取り付けて、上半身と下半身を繋ぎます。
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サーボモータの初期位置が重要なので、サーボホーンが中心にいることを確認してから取り付けます。 数度のずれであれば後でソフトウェアでゼロ点を調整するので大丈夫です。 解説 これで吉野式ロボットの外観ができあがりました。 まだセンサーも入っていないので、頭部は骸骨みたいですが、少し動かしてみるなら、Arudinoにつないで、適当なスケッチを走らせれば、ゆっくりとなら二足歩行して遊べます。 Day5とDay6で少し遊んでから、Day4で基盤を作っても良いと思います。 おわりに 今回で機械加工は終わりです。電気部品の購入とはんだ付けの準備は大丈夫でしょうか。 次回はサーボモーターのコントローラー基盤とセンサ基盤を作って行きます。 用語集 両持ち 二つの軸で両側から支えること。一つの軸で片側から支える場合は”片持ち”と言う。 忘れ物 工具 リーマー ドリルの穴を超音波距離センサーの大きさ(16mm)まで広げるのに必要。 部品 引っ付き虫(なければ 両面テープ) 足首と足をつなげる。 購入品情報 引っ付き虫で足と足首を繋げています。ここで加工精度の悪さを吸収しています。 無くても大丈夫ですが、超音波距離センサーの16mmの穴は、通称”タケノコ”のステップドリルがあると綺麗に開けられます