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2014年6月22日 (日)

グリッパー

対象物を把持するグリッパー部分です。風兎2010までと違って両開きの機構にしました。理由は、対象物が中央からずれた状態でつかもうとした際にも確実に保持できるようにするためです。手を閉じる動作によって床の上で対象物を引きずる形となり、その距離が大きいと、特にスポンジボールの場合には指の部分がボールに乗り上げてしまう恐れがあるのです。

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手を開閉するモーターにはSAVOXのR/Cデジタルサーボ、SH-0255を使用しました。特にこれでなければならなかった理由はなく、手元にあった中で大きさが程よく、トルクが十分そうだったからです。7.4V電池を直接電源とすると負荷がかかった際に内蔵の電子回路が壊れるので、6Vの3端子レギュレーターを介して電源を供給するようにしています。これもまた、本当は安全のために5Vぐらいが良かったのではないかと思いますが、手元にL7806があったのでそれを使いました。

ROBO-ONE参加者の間や関連商品では「サーボブラケット」「サーボアーム」「反対軸」と呼ばれている構造を採用しています。まず「ブラケット」としてサーボ本体を囲むような構造を作り、ここにサーボをネジで固定します。ブラケットの背側(サーボホーンと反対側)、サーボ出力軸の延長線上には2.5mmの穴が設けられており、ここにM3ネジを締めつけて関節軸とします。これを「反対軸」と呼びます。

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これは指ではなく「肩」あるいは「手首」の部分ですが、同じ部品と構造なので載せました。サーボブラケットの構造がわかりやすいと思います。3mmABS板の部品5枚に分けて切り出し、ABS用接着剤で接着して作りました。

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「サーボアーム」はサーボホーンと一体化して動き、サーボの裏側まで伸びるコの字型の部品です。テフロンブッシュと共に反対軸用の穴にネジで止めることで両持ち構造の関節になります。

ここからが市販品にない部分で、サーボアームの反対軸周りにモジュール1.0のギアを一体化して作りました。これをもう一つのサーボアームと噛み合わせ、2本のアーム(指)が逆方向に同期して動くようにしました。黒いサーボアームが従動側、アルミのサーボアームが駆動側です。更に従動アームのサーボホーン側にもテフロンブッシュによる軸受けを設けることで、2つの指のちらも両持ち構造で支えています。いうなれば「反対軸の反対軸」です。

従動側のアームがアルミではなくABS製になっているのは、摩耗のコントロールというようなよく考えられた理由ではなく、単にアルミ加工がうまくいかなかった時に試しにABSでも作ってみたためです。2mm厚のABS板を用いました。構造は一緒ですが、曲げの代わりに直角に接着する部分が弱くなりそうだったので、補強用の小さな棒を内側に追加してあります。

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その後アルミで作りなおしましたが、ABSでも動作に支障はなかったのでそのままになっていました。この写真は曲げる前の従動側アームです。サーボホーンの取り付け穴の代わりに、ブッシュと組み合わせて軸受けにするための穴だけが空いています。

なお、上記の構造ではABSに立てたビスがその半径方向および剪断の力を受けることになるので、大きな力が掛かる場合はあまり望ましくないと思います。フランジ付きブッシュのフランジがはまるポケットをサーボブラケットに設けて支持するのがより良いのではないかと思います。

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