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きむきむのゆるふわ機械系日記

きむきむの活動をゆるふわに外部へ公開したり、適当なこと書いたり

製作物紹介②

こんにちは。

本日は自作マニピュレータについて少し詳しめに話します。

 

まずはギアボックス部分。

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最も大きいトルクが必要になる部分なので、DCモーターとポテンショメータを用いてサーボを自作することにしました。最初の設計ではギアをウォームにしていて、セルフロックをかけられる仕様にしていたのですが、制御の方法を変えることにしたので現在は上図のようにべベルギヤを使うことにしました。単に目標値にモーターを動かしてブレーキかけるならバックラッシが大きくても問題ないのですが、PID制御を用いてモーターを連続的に動かし続けるような制御を行うとするとバックラッシの影響で振動しそうなので・・・。

モーターはおなじみのRS-380PHを使用しています。モーターとギア比の選定は、最初はテキトーにやっていたのですが、今度は制御応答のシミュレーションから、最大角速度と最大角加速度を見積もって、計算から最適と思われるギア比を選定しました。モーターとギア比の選定に関する具体的な方法を書くと長くなるのでここではカットします。

 

 

次にアーム部分について

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肩部分はデカいアルミのブロックになっています。デザイン性重視。部室にアルミの円柱形ブロックがあったので、旋盤とフライスでガリガリ削って形を整えました。加工が大変だった・・・。実はこいつが全体の重心を安定させてくれています。

前腕部の二本の棒はジュラコンです。軽量化とデザイン性を考慮しました。骨っぽく見える?

アームの関節は軽量化のためにサーボを使っています。DCモーターのほうが肩部分との同期がとりやすいかなーと思ったんですが、仕方ないですな。実際に動かしてみると、トルクが弱いのか、肩を動かしたときに慣性で手先が揺れる現象が見られたので、腕を少し短くしてみる予定です。うまくいかなかったらもう少しトルクが大きなサーボに取替えよう。

 

 最後にハンド部

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最初はマスタースレーブで指を動かそうとしていたので指三本を独立で動かせるようにしています。サーボは双葉のコマンド方式サーボを使っていて、ハンド部分に関してはコマンド方式で制御する予定です。サーボの負荷が読めるみたいなので、「負荷が目標値に達したらサーボの角度をロックする」という制御ができるかなーと考えていますが、まだやっていないのでうまくいくかわかりません。

 

 

メカ部分の説明はこんな感じです。わりと単純な設計になっていますね。回路やプログラムの話はそのうち書きます~。ではでは。