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マシン紹介:バッタン君ver1.42

坂本です。

現在NHK大会に出場させる手動ロボットの回路の制作などで忙しいですが、頼まれたのでブログの更新をしようと思います。

今回は趣向を変えて、(と言うかロボコンのブログらしく、)今までに作ったロボットを簡単に紹介しようと思います。

技術的内容も少し含みまのでご注意ください。
と言うわけで今回紹介するのはこちらのロボット↓

20121208_01
「バッタン君ver1.42」です。

このロボットは、ハード面を09、ソフト面を僕が担当して制作したロボットで、夏ロボコン2012の手動ロボット部門に出場したロボットです。

大会本番では、僕のミスで積み上げたタワーを崩してしまい、敗退してしまいましたが、唯一Vタワー(6段のタワー)を積み上げるという快挙を成し遂げ、技術賞とアイデア賞を頂いたロボットです。

名前の由来ですが、「バッタン君」というのは文字通りアームがバッタンと倒れてブロックをストックしたり積み上げたりすることからついた名前です。ちなみに○○君というのは工学部の人が作ったロボットにつけがちな名前らしいです。バッタン君は設計段階で4回、制作段階で2回大きな改良を加えたので後ろにver1.42とつけました。

20121208_02.jpg
↑こちらがバッタン君の原点。言うなればver1.00です。ここから柱が片側になったり、ワイヤーを使ってアームが上下するようになりました。

20121208_03.jpg
↑改良をした上で作られたバッタン君のCAD。この時点でver1.40です。09が作るCADはとても細かいです。

このCADデータをもとに材を切ったり組み立てたりして作られていきました。

ここからは、実際に作ったロボットの写真を使って機構の説明をしていこうと思います。

20121208_04.jpg
↑上下機構。
30㎝というサイズ制限があり、六段目を積み上げるには50㎝以上必要なので三段上下する形になりました。下から5㎝の位置でブロックがつかめるように、三段目の材の形をコの字型にするという工夫をしました。
また、最初はこれより太いワイヤーを使っていましたが、硬くてうまく上下しなかったので細いものに変えました。ワイヤーはモーターでプーリーを回転させて巻き取ります。モーターの反対側についているのはエンコーダーという回転数を計ることができる装置で、アームの現在の高さを計るのに使いました。

20121208_05.jpg
↑ちなみに09が切る材はとても正確です。僕も少し手伝ったのですが全てボツにされてしまいました。(笑)


20121208_06.jpg
↑アーム。
根元に付いたサーボという回転角を制御できるモーターでバッタンと倒れます。バネが付いているのはサーボの力がアームの重さに耐えられなかったからです。
ブロックをつかむときは下に付いたモーターが回転してアームを閉じます。最初は両側が開閉するようになっていましたが、右側が柱に当たってバッタンできなかったので片側だけ動くようにしました。
また、写真では見えないですが、右側に滑りやすいパネル、左側に滑り止めを付けることによって、ナナメの状態のブロックでも掴むとアームにきれいにはまるようになりました。

20121208_07.jpg
↑足回り。
前二つが動輪で後ろ二つがキャスターです。動輪には、シリコンを固めて作ったタイヤを使っています。また、今回の大会では坂を上る必要があったので、なるべく低重心で、かつ坂に底がぶつからないように計算して作りました。

20121208_08.jpg
↑ブロックをストックする部分。
2,3個のブロックをストックすることができます。本番では、2個のブロックをここに積み上げてストックし、別の1個のブロックをアームでつかんでアームを後ろに倒し、ストックしたブロックが落ちないようにして坂を上りました。きちんとストックできるようにいろいろと工夫されています。

20121208_09.jpg
↑回路。
モーターを動かす用の基盤が三つとメインの基盤が一つ、裏にコントローラー用の基盤が一つついています。メインの基盤についているマイコンにプログラムを書き込んで制御します。デリケートな部分なのでむき出しの状態にしていたのは少し反省点ではあるかと思います。

20121208_10.jpg
↑コントローラー。
勿論既製品です。プレステのコントローラーの無線のものを使いました。

操作方法は、
左アナログスティック上下……左タイヤ前転/後転
右アナログスティック上下……右タイヤ前転/後転
○ボタン………………………アームが閉じる
×ボタン………………………アームが開く
□ボタン………………………アームが後ろに倒れる
△ボタン………………………アームが前に倒れる
十字キー↑……………………ゆっくり前進
十字キー↓……………………ゆっくり後退
十字キー→……………………アームが少し前に倒れる
十字キー←……………………アームが少し後ろに倒れる
R1ボタン………………………アームが一階層(10㎝)上に上がる
R2ボタン………………………アームが一階層(10㎝)下に下がる
L1ボタン………………………アームがゆっくり上に上がる
L2ボタン………………………アームがゆっくり下に下がる
STARTボタン…………………アナログスティックのニュートラルポジション更新
SELECTボタン…………………アームが一番下に下がり、前に倒れる
STARTボタン+→/←/L1/L2…限界値を超えて動く
という感じです。

少し複雑な気がしますが、自分で設定したものなので意外と簡単に操作はできます。

プログラムは単純なものでしたが、工夫した点を挙げるとすると一番はR1/R2ボタンの10㎝上げたり下げたりするところです。
このボタンは、ブロックの大きさはすべて同じなので、タワーを積むときに自動でアームの高さを調節してくれたら楽かなと思い作りました。
エンコーダーで計った高さが目標の高さに到達したらモーターを止めるでもいいんですが、それだと急に動いたり急に止まったり行き過ぎたりしてしまうので、エレベーターのようにだんだんと速度を上げたり下げたりするように工夫しました。
無題
↑グラフにすると多分こんな感じ?
かなり適当にプログラミングしましたが、動かしてみたらそこそこ良く動いてくれました。
ボタンを押した直後は時間に比例して速度が速くなり、目標地に近づくと、目標地との距離に比例して速度が遅くなるようにしました。
また、上に上げるほうが下に下げるよりも力がいるのでR1のほうが速く回転するようにしました。それから、ある程度モーターの力がないと動かなかったので最低速度を決めてそれ以上の速さで回転するようにしています。
ちなみにR1/R2ボタンを連打すると上の平らな部分が伸びるだけです。


こんな感じで制作されたバッタン君ですが、今はNHK大会のロボット製作のために部品や配線の剥ぎ取りにあって無残な姿になってしまいました。
それでちょっと切なくなったのでバッタン君についての記事を書いてみました。
来年ver2.0台がでるといいですね。

では、長文失礼いたしました。
ここまで読んでくれた方はありがとうございました。

以上

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