2021年12月18日土曜日

二足歩行ロボ

一度はつくってみたい二足歩行ロボですが、難しそうですよね。お高価そうだし、なかなか手が出せないでいましたが、自由度(≒サーボモータの数)が少なくてもなんとかなるらしいので作ってみました。

二足歩行ロボをつくってみる

目標

  • 手足のある人型にして 腕も動かしたい。
  • 低価格でつくる。
  • IchigoJamでコントロールしたい。
  • 電源搭載で自律動作できる。
  • 重心を移動して静的安定歩行で我慢するけど、"コ"の字型の足裏タイプでは満足できません。
現在の姿を紹介します。
二足歩行ロボ

プロトタイプ

最初に脚だけであるくモデルを試作しました。


これには、小さく作ったIchigoJamを使っています。オーバーアクションですが、体を傾けて重心を移動した歩行動作ができることがわかりました。オリジナルのIchigoJamのためサーボモータは4個までで、腕は動かせません。I2C接続で回路を足して動かすこともできるのですが、プログラムが複雑になるので別の方向で考えます。

IchigoJamアップグレード

IchigoJamの次期バージョンの開発が進んでいてそれならサーボが6個まで駆動できます。それなら腕の上げ下げも可能になるので、制御にはIchigoJam-Rを採用に決定しました。ところが、これを作ろうとしてもCPUチップが手に入らなくなってしまっていました。そこで考えたのは、同じCPUを使ったLongan NanoというワンボードマイコンにBasic FirmwareをいれてIchigoJam-R化することです。別の記事にまとめましたので、こちらをご覧ください。

3Dパーツ

サーボモータとコントローラは目途が立ちましたので、残りのパーツを3Dプリンタで作ります。

使ったCADはデザインスパークメカニカルという無償のものです。形状が複雑になると動作が不安定になりますが、私には使いやすいです。サポートなしでプリントできるように形状を考えて作っています。

出来たパーツをプリントするために、並び替えておきます。さらにプラモデルのようにライナーでつなぎました。キットをつくるときパーツをそろえるのが楽になります。
プリントしたのがこちらです。

プラモのように切って組み立てますが、ホットグルーとネジで組み立てます。サーボの配線をつないで、プログラムすれば、、、。

歩行動画



脚の動きはこうなっています。


股関節の動きを変えれば左右旋回もできます。もちろんバックも可能です。

プログラム

動画の動きとプログラムを見比べてみてください。改造して旋回とかバックもできます。
50 @ARUN
101 A=50
102 B=80
103 C=90
104 D=240
105 E=150
106 F=105
110 PWM 1,A
120 PWM 2,B
130 PWM 3,C
140 PWM 4,D
150 PWM 5,E
160 PWM 6,F
190 J = 0
191 S = 2
200 FOR P=0 to 5
210 FOR I=0to-10 step -1
215  PWM 6,F+I
220  PWM 3,C+I: WAIT S
230 NEXT
250 FOR J=J TO -30 STEP -1
251  PWM 2,B+J
252  PWM 5,E+J
253  WAIT S
254 NEXT
310 FOR I=-10 to 0
315  PWM 6,F+I
320  PWM 3,C+I: WAIT S
330 NEXT
410 FOR I=0to-10 step -1
415  PWM 6,F-I
420  PWM 3,C-I: WAIT S
430 NEXT
445 K=30: IF P = 5 THEN K = 0
450 FOR J = J TO K
451   PWM 2,B+J
452   PWM 5,E+J
453   WAIT S
454 NEXT
510 FOR I=-10 to 0
515  PWM 6,F-I
520  PWM 3,C-I: WAIT S
530 NEXT
550 NEXT

サーボモータ接続
OUT:サーボ位置
1:右肩
2:右腰
3:右踵
4:左肩
5:左腰
6:左踵

これからの予定

モーションセンサを使ってリモコンとか、センサを搭載して自立動作とか、いろいろやってみたいと思います。
頭も作ってあげないとね。






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