レゴ エンジンブロックを利用したGBCモジュール 

レゴテクニックをたくさん買っていると、このエンジンブロックの部品が溜まりがちです。
かなり癖の強い部品でエンジン以外に使いにくいですが、他の使い方を考えてみました。

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この部品の裏側は玉を受けるのにちょうど良いくぼみがあります。
さらに1ポッチより少し大きい穴が開いています。

このことを利用してボールを運ぶ機構を考えてみました。

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結果、このようにくぼみにはまった玉を下から棒で持ち上げる機構を思いついたので作ってみました。

動画です。




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機構上どうしても開始位置が高くなるので、以前作ったスパイラルリフトと組み合わせました。
スパイラルリフトはクリアパーツをふんだんに使ってリニューアルしました。透明のリフトアームは形が複雑なので光が屈折しまい、あまりきれいでないのが残念です。フレームも強化されて信頼性が上がりました。


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持ち上げる棒の上下はチェーン式です。スムーズに棒が上下するガイドを作るのに一番時間を割きました。スパイラルリフトとシャフトでつないで同期を取って動くようにしました。同期が取れるようにチェーンの個数を調節するのが難しかったです。
チェーンの位相を1,2,3段目でずらしたりしてみましたが、ずらさないのが一番うまく動きました。
構想・製作二日間なので組み方が汚いですが、動いたので満足です。

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The NXT STEPで紹介されました。 

ロボットアームを使ったGBCループの動画がThe NXT STEPで紹介されました。自分の作品が取り上げられるとは思っていなかったのでびっくりしました。感謝しています。
nxtstep
ボール工場の動画もこの前TechnicBRICKsで紹介されて、感謝しています。
日本でももっとレゴテクニックが流行って欲しいです。

レゴ 4軸のロボットアームが完成しました 

ループの動画が取れたのでYouTubeにupしました。




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自分はテクニック系の人間で、あまりロボットの外装には手を加えてなかったんですが、今回は外装に挑戦してみました。型番は消防署のセットの文字の組み方を参考にしました。5740では無くS740です。5とSは違いをつけにくいです。
外装のデザインは理屈ではなく感性の問題なので難しいです。配管は見せたほうが良いことが分かりましたが、まだまだ勉強不足です。輪ゴムはうまい隠し方が思いつきませんでしたので今回はパスです。

カウンターウエイトの中には単三電池が6本入った電池ボックスが入っています。おもりとして使っているので配線はしていません。電源は全て外部供給です。


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後ろの箱のカバーを外したところです。
制御装置がぎっしり詰まっています。
ロボットの3つの関節と左右移動のためにNXTのモーターを4個使っていて、そのうち3つはこの箱の中に詰め込みました。
ギア比は、手首が56*3/5:1=33.6:1、残りの2軸が56:1、スライド軸がラックギアと40歯ギアの組み合わせになっています。スライド軸は速度重視のセッティングです。

コンピュータから弁を動かすとき、普通は電磁弁を使いますが残念ながらレゴには存在しません。(英語版のCUUSOOでは早速電磁弁が提案されてますね。さすが海外です。)
なので、バルブをPowerFunctionのMモーターでクラッチギアを介して動かしています。Pneumaticのバルブは使い勝手の良いポッチのついた旧式のものを使っています。


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ロボットの根元は大きな力が加わるので4連ターンテーブルで支えています。
左右の丸いものはハリボテです。

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グリッパの開閉にはエアシリンダを使っています。左右で同じ開き方をするようにギアでつないでいます。


プログラムはNXCでつくりました。各軸をPID制御していますが、わけ合ってスライド軸だけPD制御です。
コンテナに玉が入っているときといないときでは重さで先端の位置が3mmくらいずれてしまい難しかったです。ロボットが一度事故を起こすと、修理して初期位置を設定しなおさないといけなくて疲れました。

このロボットを作ってレゴの限界を強く感じました。信頼性はまだ低いですがそれなりに動くものが作れて良かったです。このロボットをこれからどうするかは未定です。

レゴ 4軸ロボットを製作中 

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重なって見にくいですが4軸のロボットを作ってみました。3つの回転関節と1つのスライド軸、エアー式のグリッパがあります。無性に多関節型ロボットが作りたくなったので作りました。NXT二台でコントロールする予定です。

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ロボットの動作試験も兼ねて、ボール工場と組み合わせて簡単なループを作る予定です。6畳間の限界を超えてます。作業場所がありません。

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エアーと9V電源は外部から引きたいので、コードが引っかからないようにするガイドが大変でした。どうしてもたわみます。

スライドレールは自分としては珍しく、基本ブロックの塊です。分解防止のため内側からリフトアームで縛ってあります。軽く作りたいときはトラス構造がいいですが、いくらでも重くなっていい部分では、基本ブロックの積層が剛性面で最強です。基本ブロックが飛ぶように無くなるのが欠点ですが。

このロボットはこの形になるまでにかなり苦労しました。それも報われないタイプの苦労が多くて疲れました。直交軸型にしておけば1/3の時間でもっと高性能なものが作れていたと思います。

ここから下は製作過程の苦労の記録です。

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1号機です。このころはカウンターウエイトが無くても動くんじゃないかと甘いことを考えていました。実験してみてカウンターウエイトが無いと軸が持たないことが分かったので、3つのモーターをすべてロボットの後ろ側に配置しカウンターウエイトにしました。しかし二番目の関節のカウンターが無いので、先端にワークを持たせると二番目の関節が負けてしまい失敗でした。


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全ての関節軸まわりのモーメントを打ち消すため、もっと厳密なカウンターウエイトを作ることにしました。点対称にロボットを作れば全てのモーメントを打ち消せる上に重心位置も変化しないんじゃね?という思いつきで点対称にカウンターウエイトを配置したのがこの2号機です。
点対称に作ることで確かに全てのモーメントを打ち消し、重心位置も変わらないようにできたのですが、その巨大なカウンターウエイトのせいでレールを支える柱に干渉すること、なんだかカッコ悪いという理由でこの配置は採用されませんでした。


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3号機では2号機をベースに二番目の関節用のカウンターウエイトをロボット中心に移動させ、根元の関節のカウンターをウエイトの代わりにゴムにしました。ウエイトの変わりにバネやゴムを使うとコンパクトで軽くできますが、モーメントを打ち消せても重心位置の移動は打ち消せません。そのため姿勢が変わると重心位置が大きくずれ、スライドレールにモーメントが加わります。それでレールの幅と厚みを増やしました(右写真)。
二番目の関節もゴム式のカウンターにすればもっとコンパクトになるんじゃないかと思うかもしれませんが、二番目の関節のカウンター量は根元の関節の位置に依存するのでゴムの配置の仕方が難しいです。
この配置では平行リンクによってロボットの根元軸と同軸に二番目の関節の軸がくるので、根元にモーターを配置してアームを軽くできるというメリットもあります。

いつの間にか実際の産業用ロボットの軸配置とそっくりになっていることに気づきましたた。今はじめて身をもってあの産業用ロボットのカウンターウエイトとシリンダーの配置の意味を知りました。

ちょっと露出したゴムがカッコ悪いのが気になります。本物ではシリンダーになっているので、それらしいカバーが欲しいところです。レゴには引っ張りバネが無いのが残念です。ゴムで代用しろということなんでしょうか。

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レールの断面構造です。ガタツキが無くてかつスムーズにスライドしないといけないので苦労しました。


ところで、最近長さ2の黒ペグが慢性的に不足しています。昔は部品箱に収まらなかったほどだった黒ペグですが、まさか黒ペグのために作った作品を壊すことになるとは思っていませんでした。最近は何よりも黒ペグが輝いて見えます。部品買いばっかりしているのが原因でしょうか。

レゴの松江城を見てきました 

家から自転車で10分の近所で、"「レゴ®ブロック」で創る、50年後の城下町松江"という大きなレゴイベントをやっていると知り、行かないわけにはいかないということで、行ってきました。

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目玉の松江城です。
屋根の曲線がとても美しいです。石垣もなかなか凝った組み方がしてあります。

レゴモデルビルダー直江和由さんのトークショーも見てきました。
レゴの組み方のお話で、ブロックの積層でできた球が見事でした。

レゴで自由に組み立てて遊べるテーブルがたくさんありましたが、歯車やコネクタなどのテクニックパーツが無くてちょっと残念でした。

レゴのショップもそばにありました。クリブリみたいな感じでした。
クリブリはもちろんトイザラスすらない島根にたくさんレゴが並んでいるのは新鮮でした。
(トイザラスが無いのは島根と徳島だけみたいです)

展示は8/31までです。