ロボット KHR-1 製作日記 Part 4(2005.7〜10)











ロボット KHR-1 製作日記 Part 1 (2004.8〜12)
ロボット KHR-1 製作日記 Part 2 (2005.1〜5)
ロボット KHR-1 製作日記 Part 3 (2005.6〜7)
ロボット KHR-1 製作日記 Part 5 (2005.11〜 )

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月日年内容
10/29/05
側転のモーションの修正をあきらめた。腕が下がっている分、起き上がるときに手が短く、重心の移動が難しい。オフセットアームを腕に取り付けて、モーションの修正を行ったが、側転以外はすべて成功した。モーション作成の要領が分かってきた。今後はノーマルのKHR-1に戻すこととした。

オフセットアームを腕に取り付けた場合の、配線を記録した。



10/23/05
側転のモーションを修正しているがなかなか難しい。腕が下がっているので、足を開くと接触してしまい、腕と足が引っかかって動作不能となる。CH19のギャを飛ばしてしまった。幸い予備のギヤがあったので交換した。モーションの修正は半分位か。



10/22/05
第7回ROBO-ONE Technical Conference に参加した。参加者は約70名で前回より少ないとのこと。やはりROBO-ONE入賞者のレベルは高い。歩行、走行のモーション作成が参考になった。ジャイロセンサーが使用されていたので試してみたい。

近藤科学の新型HVサーボの展示があった。旋回軸ユニットを装着したKHR-1にHVサーボが使用されていたが、問題なく動いていた。やはり旋回軸ユニットを動かすには従来のサーボでは不可能のようだ。また、今回、展示を見てサーボのgainが変えられることをはじめて知った。gainの調節は応用の価値があるのでKHR-1で確認したい。

Best Technologyのバイオロイドのデモがあった。小型の無線ユニットが装着されていた。19軸のヒト型も組めるがパワーが少し足りないようだ。本来はいろいろな形に組めることが特徴とのこと。

10/20/05
ROBONOVA-IのHPに デモムービー が掲載されているが、モーションがなかなか洗練されている。基本動作は30種類を装備しているとのこと。もう1台なら検討の価値があるかも。

10/16/05
オフセットアームAを腕にとりつけて、既存のモーションを試してみたが、腕が2.25cmほど長くなる関係で、モーションの一部を修正する必要があった。



オフセットアームAを取り付けた場合のモーションの修正を行った。修正したモーションは以下のとおり。

@うつ伏せからの起き上がり(起き上がり部分を修正)
A前転(前転後の起き上がり部分をうつ伏せからの起き上がりを応用して修正)
B後転(重心移動ができず後転できないので両足から片足ずつ動かして重心移動して後転に成功、後半は上向けからの起き上がり)
C寝返り(寝返ってからはうつ伏せからの起き上がりを応用して修正)

修正してみて、サンプルモーションが非常によく出来ていることが分かる。あとは側転の修正のみ。今日はここまで。

10/15/05
近藤科学のHPにロボット用アクチュエーターとして新たに発売される HVシリーズ の解説が掲載されている。

8月18日にも書いたとおり、パワーアップは魅力であるが、現在所有しているKHR-1への搭載にどれほどメリットがあるか検討中。いままでのサーボはじめ付属品などがほとんど無駄になってしまう。ただ、KHR-1のフレームのみのフルセットが入手できるならもう1体KHR-1が作れるサーボは十分あるので一考の価値はあろう。それなら新たにHV対応のKHR-1フルセットを購入した方がよいかも?

10/02/05
東京ビッグサイトで「プラモデル・ラジコンショー(全日本模型ホビーショー)」が開催されたが、二足歩行ロボットの記事 「プラモデル・ラジコンショーで2足歩行ロボットを見てきた 」 が掲載されていた。JR PROPOのRB1000、双葉電子の開発した二足歩行ロボット、京商が21日発表した MANOI(マノイ) などの動画が掲載されている。

9月17〜19日、岐阜県高山市「飛騨・世界生活文化センター」にて高山市合併記念事業「21世紀夢ウイーク〜飛騨高山ロボットワールド〜」が開催され、イベント内イベントとして「第8回ROBO-ONE in 飛騨高山」が実施されたが、記事「森山和道の「ヒトと機械の境界面」■ ROBO-ONEで“走る”ロボットたち 〜ホビーロボットは新たな段階に」(第8回ROBO-ONE予選) 「第8回ROBO-ONE in 飛騨高山開催」(第8回ROBO-ONE決勝戦) が掲載されていた。

09/22/05
2005.9.22日経新聞首都圏版に 双葉電子工業 がホビー用の二足歩行ロボット専用部品を開発したとの記事が掲載されていた。小型サーボや制御装置、樹脂フレームを2006年中に製品化するとのこと。小型サーボ「RS301CR」「RS302CD」は重量が24〜28gと軽量。

09/05/05
Best Technology が Bioloid の予約受付を開始した。KHR-1やROVONOVA−Iとは異なる新しいタイプの小型ヒューマノイドロボットである。無線ユニットはない。詳細な仕様を研究する価値はある。以下は、解説の抜粋。

■Bioloidとは
 専用のコントローラCM-5・Dynamixel AX-12・フレーム・センサユニットAX-S1をブロックの様に自由な発想で組み立てることができるロボット組み立てキット。

■主な構成
 既に単体で販売を開始しているDynamixel AX-12が19個同梱され、ロボットの関節の位置決め動作やホイールの回転動作といった機能が提供される。出荷時にAX-12の初期設定は全て完了しているので、配線と組み立て以外の操作は通常必要なし。

 AX-12と同形状のセンサブロックAX-S1には3つの赤外線反射センサ(反射率や周囲環境の照度を計測)・音センサ(音の強弱を計測)・IrDAレシーバ(赤外線通信)・圧電サウンダ(音階やビープ音の発音)が内蔵されており、Behavior Control Programmerにてそれらのセンサの反応を元にプログラムを分岐させたり任意のモーションを起動するといった事が自在に行なえる。

 コントローラとして専用のCM-5が付属し、AX-12やAX-S1を専用ケーブルでつなぐだけで接続は完了。CM-5には大容量のバッテリが内蔵され、付属のACアダプタによって充電や運転用の電源を供給する事が可能。CM-5とPCの接続は付属のシリアルケーブルにて行ない、組みあがったロボットのモーションを編集するMotion Editorや様々な動作条件やシーケンスを編集するBehavior Control Programmerと直接通信を行いながら編集作業を行なう。

 
08/20/05
オフセットアームAを腕にとりつけてみた。モーションを既存のモーションを試してみたが、腕が長くなる関係で、モーションの一部を修正する必要がある。



オフセットアームAを腕に取り付けることにより、腕が2.25cmほど長くなる。したがって、リーチが伸びる(攻撃には有利)、重心が下がる(安定性が増す)などの利点があるように思う。一方、重量の増加などの負荷は増えない。また、見た目がよくなる(なで肩になる)。

まず、支障が出ているモーションを修正したい。側転ができるか。

とりあえず、写真を撮った。



08/20/05
旋回軸ユニット、オフセットアームなど追加ユニット、部品を撤去して、オリジナルのKHR-1にもどした。軽快に作動する。やはりオリジナルがバランスがとれている。運動性も高い。

あと、オフセットアームを腕にとりつけてみたい。

08/18/05
近藤科学からKHR-1ユーザーのために標準サーボモータよりもトルクアップしたKRS-788HVが発売されるとのこと。

トルクは、10kg/cm。但し、バッテリー電圧が今まで6V(5セル)だったが、10.8V(9セル)のバッテリーを使用。また、標準搭載のコントローラー(RCB-1)では、使用できない。新たに、対応のRCB-1HVが発売になる。ただし、現在のKRS-786との混在での使用は不可能。また、近日発売予定のメタルギアが標準装備となっている。

これらを標準のKHR-1からアップグレードする為の「HVコンバージョンセット」が、特別価格で提供される。(登録ユーザー限定品)

<仕様(予定)>
KRS-788HV × 17個 … 1個の単価 5,500円(税別)予定
RCB-1HV × 1セット … 1セットの単価 25,000円(税別)予定
ニッケル水素バッテリー(300mAh) × 1個 … 1個の単価 4,000円(税別)予定
合計価格が122,500円(税別)となるが、 66,000円(税込69,300円)で提供されるとのこと。

購入に関しては、近日中に近藤科学から案内が発表されるが、ユーザー登録をした人のみ購入権利となる。購入は、直販ではなくショップからの購入となるので、恐らく購入の為のパスポート番号等がユーザーの方に届く仕組みなる予定とのこと。限定総数は300セットで9月中旬に発売予定の見込み。

いままで追加ユニットなどが発売されるごとに購入して試してきたが、必ずしも投資に見合う性能アップは得られていない。現在調整中の旋回軸ユニットが典型。今回のパワーアップのサーボであるが、8.7kg→10kg/cmでわずか15%のパワーアップ。しかも新たなRCB-1HVが必要。電池も新たな10.8V(9セル)のタイプが必要。(いままでの電池、スイッチング電源などが無駄になる。)セット総額で66,000円。メリットを考えるには何を目的にするかがポイントとなろう。パワーアップは魅力があり、迷うところでもある。

ただ、旋回軸ユニットの不調から、ここらでもう一度オリジナルにかえり、ジャイロ、センサーなどの搭載を中心とした自律性の高度化とモーションの工夫の方向がよいのではとも考えている。

当然のことであるが、KHR-1はオリジナルが最もバランスがとれており、機動性、運動性がすぐれている。サーボの出力を考えるとオリジナルが適切な重量である。従来の追加ユニットでのサーボ2個の搭載は重量を増加させ、脚部のサーボの負担をまねき、電池の持続時間も短くする。重量の負荷の少ない、ジャイロ、各種センサーなどを搭載して、モーションの工夫、自律性能のアップを図るのが、技術の習得も含め、メリットがあるのではないかと考えている。

08/14/05
オフセットアームAのCH15とCH21のサーボへの搭載によってうつ伏せからの起き上がりは成功したので、すべてのモーションを再度導入して動作をチェックした。

結果は、試験したうつ伏せからのモーションのみで動作がうまくはたらくだけで、他のモーションでは起き上がりに成功しなかった。

うつ伏せからの起き上がりのモーションの入ったものは修正することができたが、上向けからの起き上がりは不可能であった。理由は、やはり足の部分のサーボの力不足で、旋回軸を搭載した上半身の重量を持ち上げられないこと。どのようにモーションを工夫しても難しいことが分かった。

旋回軸付のモーションについては、近日、公開が予定されているとのこと。当面はその情報をみて以後どうするか判断したい。とりあえず写真には残すこととした。



08/12/05
CH15とCH21のサーボのトルクが十分に発揮できないのが原因であるのは明らかである。以前入手しておいたオフセットアームAの説明書を見るとサーボの取り付け角度をずらす効果があることが分かった。起き上がりで力が出ないのはサーボが0°あるいは180°の状態から本体全体を持ち上げるモーションになっているからで、一般的に考えて、トルクは90°の状態で最大の力がでると考えられるので、90°±45°で本体全体を持ち上げるモーションにしないと力が出ないのではないかと考えた。

オフセットアームAを取り付けて起き上がりができるか試すことにした。説明書に従い、
@CH15とCH21のサーボのアームを取り外す。
AオフセットアームAをCH15とCH21のサーボホーンへ取り付ける。なお、この際、サーボホーンの位置は90°でオフセットアームのい取り付ける穴を45°ずらして取り付ける。



Bホームポジションの再設定。CH14(90→115)、CH15(90→130)、CH16(90→115)、CH20(90→65)、CH21(90→50)、CH22(90→65)。



CPCのファイルに保存してあるモーションデータを再度呼び込む。試験のためにうつ伏せからの起き上がりのモーション(M10)を呼び込む。

なお、KHR-1に使用しているRCB-1は、保存したモーションデータを再度呼び込むことで、そのときのホームポジションからの相対データとして再計算するとのことで、これまでに作成したモーションデータはそのまま使用できる可能性があるとのこと。

Dうつ伏せからの起き上がりのモーション実行。

結果は大成功であった。なんなく旋回軸ユニットを搭載したKHR-1が起き上がった。予想したとおりの結果が得られて、懸案事項が解消された。

次はすべてのモーションを再度導入してモーションの動作をチェックしたい。


ロボコンマガジン別冊ROBO-ONE公式ガイドに日本遠隔制御株式会社の入門用・組み立てコンポキット「JR Robot RB1000」予価98,000円の広告が掲載されていた。他に株式会社ベストテクノロジーから「バイオロイド(bioloid)」も発売予定である。発売予定のキットも一覧表に整理することとした。

08/11/05
足のCH14,15,16とCH20,21,22のサーボのギヤを交換した。各サーボのギヤには特段の磨耗は認められなかったがすべて新しいギヤと交換した。

トリム調整後、先日修正した起き上がりモーションを試してみたが、失敗だった。ギヤの交換の効果はほとんどない。ただ、サーボの「遊び」が小さくなったようだ。モーションを工夫するしかないようだ。起き上がりのモーションをいくつか試したがやはり失敗。

旋回軸付のモーションについては、近日、旋回動作から公開が予定されているとのこと。当面は公開されたモーションを参考にしたほうがよさそう。

08/10/05
サーボの交換用ギヤを調達した。

ロボコンマガジン別冊ROBO-ONE公式ガイドを購入した。

ROVONOVA-Iのパンフレットを入手した。ROVONOVA−Iの仕様が分かった。KHR-1に比べて電源の持続時間が長いようだ。全体的にはKHR-1とほぼ同等の性能とみられる。KHR-1の1.5世代といった感じか。できれば1台入手してみたい。

08/08/05
旋回軸ユニットの搭載でサーボが2個加わって、電源への負荷も増加している。CH6の頭部のサーボは歩行モーション以外はほとんど使用していないので、ソケットはずして通電せずにして負荷を減らすとよいかもしれない。差し引き1個のサーボの増加にとどまる。CH6にはほとんど負荷がかかっていないので、どれほどの効果があるか不明であるが、試してみる価値はありそう。

旋回軸ユニットに加えて、さらに両手の旋回軸を搭載するオプションもあるが、上半身の重量増加と下半身のサーボのトルクを考えると、不可能に近い。これを実現するためには、下半身に強力なサーボを搭載し、電源もパワーアップする必要があろう。

08/07/05
モーションの修正を試みた。特に起き上がれなくなっているので、起き上がりのモーションの部分を修正することとした。

旋回軸ユニットの搭載でサーボモーター2個と部品による重量増加で、予想以上にCH14,15,CH20,21のサーボに負担がかかっている。サーボが正常に働かない。重量に負けている。モーションを工夫したが、難しい。

サーボのギヤが消耗しているのが原因の可能性があるので、足のCH14,15,16とCH20,21,22のサーボのギヤを交換して再度試みることとした。

これで起き上がることができなければ、サーボの力不足で、旋回軸ユニットの搭載を止めざるを得ない。それにしても、ギヤの消耗ですぐに動作しなくなるようではもともと少し無理があるのかもしれない。

08/06/05
旋回軸ユニットを搭載した状態でのモーション作動のチェックを行った。

まず、@トリムの調整を行った。その後、Aもとのホームポジションと従来のモーションの動作をチェックした。最初に前進のモーションの作動をチェックした。前進のモーションにはCH18,CH24の旋回軸CHに225の情報が入っているので、信号が出力されておらず、サーボがフリーになっており、自由に動くことが判明した。したがって、B全てのモーションデータのCH18を225→0、CH24を225→0へEXCEL上で変換した。その後、Cモーションをすべて入れ替えた。

Dすべてのモーションの作動をチェックした。結果は以下のとおり。

前進○、早足△(後半足がもつれる)、駆け足×(前につんのめる)、後退○、左横△、右横△、左旋回○、右旋回○、前転×(起き上がれない)、後転×(起き上がれない)、腕立て伏せ×(起き上がれない)、倒立×(起き上がれない)、うつ伏せからの起き上がり×(起き上がれない)、上向けからの起き上がり×(起き上がれない)。

最初の印象のとおり、上半身がサーボモーター2個と追加部品で重量が増加して、重心が上方に移動している。そのため、ほとんどの起き上がり動作ができなくなっている。 ホームポジションを修正(CH15:115→112、CH21:65→68)しても、結果は同じであった。

旋回軸を使ったモーションの作成も重要であるが、まず、従来のモーションを作動させるためにモーションを修正する必要がある。こちらがちょっと大変そうであるが、モーション作成のノウハウ習得のためにチャレンジしてみたい。

CH13,CH19のサーボに負担がかかるようだ。金属のギヤが発売されるとのことであるが、いずれ交換したい。

ジャイロの設置場所がなくなったので、とりはずしたが、ジャイロ搭載の効果も検証する必要がある。頭のサーボの後ろ側にでも設置してみるか。加速度センサーは、その後に搭載試験の予定。

旋回軸ユニット搭載で見た目はとても逞しくなったが、操縦性は低下する。やはりオリジナルのKHR-1のバランスが最高と思われる。2個のサーボ追加は電源にも負担がかかる。電池の消耗も早くなろう。要は旋回軸をモーション作成にいかに生かせるか!だろう。

07/31/05
旋回軸ユニット搭載にあたり、RCB-1の現在空いているCHの割付けを行った。
CH18,CH24は足旋回軸用(前回の拡張4自由度搭載と同じ)、CH4,CH10は腕旋回軸用(前回の拡張4自由度搭載と同じ)としていつでも搭載可能なように保留、CH12は加速度センサーの制御用(CH24からCH12へ変更)、CH5,CH11は新たなパーツ制御用として保留した。今後、新規に使用できるCHはCH5,CH11の2チャンネルの1組のみとなった。

したがって、旋回軸搭載後、まず既存のモーションのCHを変更をしなければならない。次に現行のモーションでの動作確認後実施し、モーションの変更調整はその後行うこととした。

旋回軸ユニットを搭載した。旋回軸ユニットを搭載した胴体部分を現在のKHR-1の胴体部分を交換する作業となった。



(6)@CH1,CH7のサーボにショルダーサポーターを取り付けた後、Aサーボアームを取り付けた。B腕を胴体に取り付け。



(7)@足の部分を取り外したが、Aモモガッチリ板をこの際に取り付けた。Bクロスアームを分解してロングアームと組み立てた。C足を取り付け。



(8)@RCB-1からサーボコードを外す。ARCB-1を旋回軸ユニット搭載の胴体へ移設。BセンサーコントロールユニットもPCBベースに付けたまま移設。Cジャイロは移設場所がないので旧胴体につけたままとりはずす。D加速度センサーも移設せず。旧頭部につけたままとりはずす。

(9)@移設したRCB-1へ各サーボコードを接続。AH&Hを起動して動作試験。すべて作動。B電池搭載してカバー、Cうらのカバーを取り付け。

(10)以前のホームポジションで試験。



ようやく旋回軸ユニットの搭載作業を完了した。重量が幾分増加したようだ。また、身長が幾分高くなったようだ。したがって、重心が上方へ移動したと考えられる。従来のホームポジションのデータでホームポジションを取らせたが、特段の問題はなく。写真だけ撮った。今日はここまで。

今後の予定は、@トリムの調整、Aホームポジションの調整、B各モーションのCHの調整、C各モーションの旧データでの作動試験、D旋回軸ユニット搭載KHR-1用モーションの修正。

07/30/05
旋回軸ユニットの組立の続きを行った。
(5)@フロントカバーを線に沿ってはさみで切り取った。Aスポンジを貼り付けて完成。B実際にカバーを装着した。ボディーピンが少しきついがこれくらいが丁度よいのかもしれない。取り外すときはラジオペンチを使用。

配線を間違えないようにサーボのコードの端子にCH番号を書き込んだ。これで組み立て準備完了。



07/29/05
旋回軸ユニットを搭載したボディーが完成した。旋回軸の回転は背中側のフリーホーンが邪魔になって60°程度までしか回転しないようだ。

加速度センサーは頭部サーボに取り付けるとして、ジャイロを搭載する場所がない。マニュアルにはジャイロ搭載を推奨しているのだが。

07/28/05
旋回軸ユニットの組立の続きを行った。
(4)@新たに調達したヘッドサーボCH6をボディーフレームに取り付けた。A電源コードを胸の穴から出るようセットした後、Bボディーを組み立てた。
これでボディーが完成した。



07/27/05
旋回軸ユニットの組み立てのためにサーボ1個、電源ケーブルを調達した。その他にギヤセットと足の部分のゆがみの補強板(モモガッチリ板)を購入した。かなりの出費となった。



ロボット王国に旋回軸ユニットを搭載したKHR-1が展示されていた。また、これには肩と足に「オフセットアームA」が2組使用されていた。モーションがないので展示のみとか。

07/24/05
旋回軸ユニットの組立を行った。現在のKHR-1を分解することなく、旋回軸ユニットを組み立てるため、以前搭載した拡張4自由度ユニットのサーボ4個、ギヤの修理のための予備のサーボ2個を利用することとした。

拡張4自由度ユニットの左右の足の旋回軸のサーボCH18,CH24を、今回の旋回軸のCH18,CH24にそのまま使用することとした。また、腕旋回軸のサーボCH4,10は、追加オプションとしていつでも腕の旋回軸を追加搭載できるようにそのまま残しておくこととした。

また、CH13とCH19には、同CHに使用していたサーボのギヤをすべて交換した予備のサーボ2個を使用することとした。

腕の付け根のCH1とCH7には今回の旋回軸ユニットに付属しているサーボ2個を使用することとした。また、ショルダーサポーターは本体からはずして使用する予定。

あと頭部のサーボ1個と電源コード1本あれば旋回軸ユニットを装備した胴体部分が完成する。

旋回軸ユニットを装備した胴体部分の製作を開始した。
(1)@旋回軸CH18,CH24をセット。足付け根CH13,CH19をセット。A腕の付け根のCH1,CH7を組み立て。



(2)@ボディーフレームを装着。A腕の付け根のCH1,CH7をセット。



(3)@センターフレームを装着。Aフロントユニットの組み立て



ほぼ胴体部分は完成。あとは頭部のサーボと電源コード。ここまでで一旦休止。


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