レゴ デルタロボット 

レゴでデルタロボットを作ってみました。作ったのはかなり前です。
デルタロボットはパラレルリンクで、普及しているシリアルリンクのロボットに比べて位置決め精度が高く、根元にアクチュエータを配置できるので先端を高速に動かすことができます。その代わり稼動範囲が狭いです。

これは工業用によく使われているタイプのデルタロボットです。

deltarobot1

deltarobot2
3つの濃灰のリフトアームの角度によって先端の座標X,Y,Zが定まります。先端は常に水平に保たれます。独特で非常に面白い動きをします。これだけでも作る価値は十分にあります。

根元にNXTのモーターをつけてコントロールしてみましたがなかなか難しいです。

初めにNXTのモーターは出力軸のガタが非常に大きいので、そのままつけると全く精度が出ないです。
ウォームギアで減速するとガタは無くなりますが、動作が遅くなりせっかくのパラレルリンクの長所が無くなってしまいます。レゴに精度とすばやさを求めてはいけないことは分かっているんですが、つい癖が出てしまいます。

次にこれをNXTでコントロールするには、根元のモーターの角度θ1,θ2,θ3を先端の座標X,Y,Zの関数で表す(逆運動学)必要がありますが、やり方が分かりませんでした。(パラレルリンクはシリアルリンクに比べて逆運動学が容易だったはずですが)

deltarobot6
こちらはリニアアクチュエータ型のデルタロボットです。
根元のガタが少ないので回転関節型より剛性を高く作ることができました。
先端のガタはかなり小さいです。

deltarobot4
最下点に移動させたところ

deltarobot5
最上点

deltarobot3
最左点

かなり稼動範囲は広いです。
このタイプはさっきのタイプより簡単に逆運動学が求まりそうです。
9V高速モーターとRCXの回転センサーを使ってコントロールしようと考えました。
モーターは良いのですが、RCXの回転センサーの性能が予想以上に悪かったです。高速モーターと回転センサーを直結すると回転センサーが全く追従しなかったです。1/5に減速すると追従するようにはなったのですが、時々回転を読み飛ばすのでだんだんとずれてきてしまい使い物になりません。RCXの回転センサーはたった二本の線で電源の供給と信号の送信をやっているので無理があるのでしょう。Philoさんの記事によると分解してキャパシタを追加すると改善されるらしいです。自分には分解する勇気がありません。

HiTechnicのアングルセンサーを買えば良いのですが如何せん高いです。3個も買うとテクニックの大箱が買えます。NXTの高価なセンサーは高性能で魅力的ですが、レゴ社はころころとコネクターの形を変えるので、またコネクターの形が変わって使えなくなるんじゃないかと思ってなかなか買えません。

NXTのモーターを増速して使う手もありますが、減速して増速するのはロスが大きいのが問題です。


deltarobot7

実際にはこんな風につるして部品のピックアンドプレースに使います。

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