忍者ブログ

白黒サイクル

ロボットとジャグリングのブログ。

[PR]

×

[PR]上記の広告は3ヶ月以上新規記事投稿のないブログに表示されています。新しい記事を書く事で広告が消えます。


からっ風 Gimlet

からっ風 Gimlet データまとめ

成績
第23回かわさきロボット競技大会
 決勝トーナメントベスト32位
 デザイン賞受賞



概要
jagt(2013)→Pussyfoot(2014)→BEEK(2015)に続く改良型
スタートダッシュからの高機動戦用ロング(ミドル?)ロッド機
BEEKと比べて主な改良点はアームの強化と機能の切り分けによる使いやすさの向上


機構概略図




BEEKからの変更点

1.アームのトルク不足を改善&動作速度UP

・アームのモータを増やした
 2個→3個に増加

・リンク比の変更。スライダピンをクランクに近づけた。
 リンクの高トルク範囲の拡大
 
・リンクの中心を20度上方向にずらした
 攻撃で使用できる高トルク領域の拡大
 アームの基本位置がリンクの最下点なので、アームを接地させる場合は
 アームユニットのサーボを動かしでカウンタアームごと下げて対応


・アームの減速比変更
 初段  54:16 モジュール0.5平歯車
 2~3段 24:1  ツカサ電工 KUギヤヘッド 
 最終段 26:10 モジュール2 アルミ
アームリンク 約2.5:1

最終減速比 約530:1
 


・アーム歯車の転位係数調整
 大歯 -0.4
 小歯 +0.4



2.軽量化
・カウンタ展開機構削減
 展開時にカウンタアームを展開していたが、カウンタを固定式とした。

・レニー製ねじ、タッピングねじ(Pタイト)の使用による軽量化
 

3.その他メカ関係
サーボ変更
・RS405CB(トルク型)→RS406CB(スピード型)に変更してアームユニットの動作速度UP
※写真はRS405


サーボセイバー搭載
本体が浮き上がるレベルの衝撃が連続して入ると流石にサーボが壊れるため、
衝撃を吸収するサーボセイバー機能入りの歯車を使用


4.回路関係の変更

・回路の小型化
MC402CRを3つ繋げたセットを使用
アングル型の放熱板で、固定板に熱を逃がす構造になっている
ただ、樹脂に固定しているため効果はほぼ無し


・ジャイロ搭載
実装したものの、動作が安定せず、本大会では未使用・・・


アームの制御方法の変更
・センサを可変抵抗→光学式エンコーダへ(Pussyfootと同じセンサ)
・基本的にPID制御でゲインはマージン大きめ。
・現在角度が水平付近、入力角度最大の時、ESCへの信号を強制的に100%とすることで、位置でも欲しいタイミングでトルクを出しやすくなった。
 その分オーバーシュートが大きくなる。



感想など

展開機構がかあったため、アームが少し短くなった。
ロングロッドというよりはセミロングといった感じで、より高機動戦がやりやすくなったと思う。
アームのトルク不足問題はほぼ改善し、力不足感はなかった。

足回りは2年前から変更なし。部品もそのまま
プロポの設定で旋回をマイルドな仕様にしたため、多少扱いやすくなった。

今のところ動きや性能に不満はないので、しばらくはメカはこのままで回路の改良をしていこうと思う


    
PR

からっ風BEEK

からっ風BEEKまとめ
 


1. 概要
からっ風Pussyfootをベースに、機体剛性を向上した機体
主な変更点
・回路ケースを頑丈に
・アームユニットの回転をリンク→ギヤに変更してガタツキの低減
・KUギヤヘッドを旧→新(旧部品の手持ちが終わったため)
・リンクサス根元の構造見直し,剛性向上
・リンクサスのパンタグラフリンクを後部に移動し(回転中心からの距離を長くした


左:Pussyfoot
右:BEEK

2. 戦歴
 参加大会:第22回大会
 予選第1回戦敗退
 敗者復活戦第1回戦敗退
 

3. 機構概略図
再提出・指摘項目はありませんでした。
※BEEKの機構概略図です




4. 歩行機構

4-1. 概要
 機構:うしとら脚(12脚)、不整地用スライダリンク(4脚)
 モータ:RS380PH
 ESC:MC402CR

 メイン歩行機構:うしとら脚(スライダリンク)×12
・120度円弧軌跡のスライダリンク
・クランク半径10㎜
・足先半径:55㎜
・クランク中心―スライダピンの距離:31mm

 不整地用:スライダリンク×4
・前後のメイン脚の中間に設置
・クランク半径
・クランク中心―スライダピンの距離:21mm



4-2. ギヤ関係
・ギア比(メイン脚※):
  初段  64:8 平歯車 m0.5
  2段目  20:8 平歯車 m1.5
  3段目  36:18 タイミングベルト S3M
  合計 40:1

ピニオンはKHKロボット用ピニオン
初段大歯車はKGの真鍮歯車
2段目~タイミングプーリーは自作
補助脚はベルト伝達の前についている

・歩行速度(計算値):およそ1.7m/s (モータを200rpsで計算)

・去年からの変更点
 ピニオンT10→T8、スパーギヤも小型化
 2段目の歯車をm2->m1.5




4-3. 足裏について

前足:
シリコン足
作り方はこちら

走ってると結構ボロボロになってきます。


後足:
旋回性能を上げるためオムニホイール構造。
ローラー:ウレタン 内径2外径6幅3、ショア70
シャフト:Φ2SUS
スラストワッシャ:POM 内径2外径4厚み0.4


補助足:
 ゴムワッシャーを張り付けている



4-4. 去年からの変更点
 ・ウレタンの硬さをショア90→ショア70(グリップUP)
 ・オムニ脚のねじ止め位置を外側に変更し、ローラー脱落防止


4-5. ベアカム
 クランク半径10㎜
 去年ドラメで大失敗したため、今年はしっかりベアリング化。
 ベアリングは内径3外径8幅4㎜
 横方向の力はポリスライダーワッシャーで受けている
 m3ネジを貫通させて軸方向を固定、Φ2のSUSピンを3本貫通させて回転方向を固定している。
 
カムなので脚は結構薄めです。スペーサの長さだと
前足:35mm
後足:30mm



4-6. 足回りまとめ:
 構成も使い勝手もほぼ去年と同じ。
 全体的に剛性が上がったので、気持ち加速が良くなった印象。
 デメリットは直進が難しいこと、押し合いで前輪が浮く事と左右を固定する方法が無いこと。
 旋回中心の違いは「慣れ」で解決できそう。

  


5. 腕機構

5-1. 概要
リンク等はPussyfootと共通
・±45度程度は高減速、+40~90は高速なリンク※
・腕クランクのベヤリングを内径3外径8から内径4外径11に変更(割れるため)
・角度センサをインクリメンタルエンコーダから可変抵抗に変更

※大会後に確認したところ、+30度くらいまで高トルク(2.8倍程度)で、それ以上はトルクがスカスカなことが判明。
これの改善がオフシーズンの課題


5-2. 腕ギヤボックス

モータ:RS-380PHを2連装

減速比:
 初段  14:60 平歯車 m0.5
 2段目 24:1 ツカサ KUギヤヘッド改造品
 3段目 26:10 平歯車 m2 自作歯車
 合計  267:1
  (水平付近ではリンクでさらに2.8倍程度減速)



補足:ギヤヘッドについて--------------------------------------
BEEKからKUギヤヘッドのモデルを変更しました。
理由はPussyfootまでで使っていたモデルは数年前に廃止されて手に入らなくなってたってことなのですが、
旧KUで問題となっていた「インターナル歯車の固定部が壊れて空回りする問題」が改善されて滑りにくくなっています。
自作ギヤボは面倒だけど高減速比が欲しいって方にお勧め。
似たようなギヤボックスに電ドリ遊星、IGシリーズなどがあります。お好みで。
 
 
-----------------------------------------------------------------------

追記(151225):リンクの動きはこんな感じです。



6. 腕ユニット回転
・アーム機構自体を回転させるための機構
・カウンターが丘に当たるのを防ぐため、上げ下げする
・ギヤ伝達(アーム機構ではない)


使用サーボはRS405CBで1.5倍くらいに減速+バネで補助。
(バネが無い場合も動作はするが発熱大きい)


7. プロポ
今まで使っていた6Jを貸したため、14SGを使用

・左スティック

     前進

      ↑
 左旋回←   →右旋回
      ↓

     後進


・右スティック

    アームユニット下げ

        ↑
 アーム下げ←   →アーム上げ
        ↓
    アームユニット上げ

・5ch(左上トグルスイッチ)
スイッチOFF→ONでスタート時のアーム角度に移動(アームを上げた状態、低トルク)
その後足回りに一定以上大きい信号を入れると通常モードに移行

・6ch(右サイドレバー)
貸出モード(足の出力信号×0.4倍)

・追記(151225):操縦方法まとめました



8. コントローラー
制御にmbedを使用。配線は汚い・・・
 

8-1. やっていること:
・受信機からの信号6ch分の読み込み
・2,4chのVテールミキシング
・アームの角度制御(P制御)
・RS405CBの角度信号出力
・スタート時のアーム動作自動化

8-2.やりたかったこと:
・ヨー方向の角度(もしくは角速度)補正
・アームのPID制御
・アームユニットの水平化制御

8-3. 課題
・課題1
アームの角度制御はアームにつけたポテンショメータを使って角度読み込みだが、
電圧が揺らいでいるらしくクランクの角度で±3度程度ゆらぐ。
また、たまにノイズのようなものを拾って変な値になる。
そのためDゲインを入れると不安定になり断念・・・。
調節している時間もないためIゲインも断念。
Pだけなのでゲインも上げられず、アームのトルク不足が深刻になった。

・課題2
オムニ脚にしたところ旋回性が上がり過ぎ、微妙な回転数差で旋回してしまうようになった。
モータの個体差大きい上に進角の差もあるため直進できない。
そのため、ジャイロ等でヨー角の制御をしようとしたものの、調整が間に合わず未実装

9. マシン全体の感想
・全体的な剛性が上がって試合ができるようになってきた。
・足回りのメカは加速・スピード・踏破性能良好で不満は無し。
・アームは30度程度上げたあたりからトルク不足になるため、相手を投げられない・・・
・横転しやすい(横転から復帰できない)
・2関節アームの操縦が難しく操縦ミスが連発した問題は、アームの位置制御と慣れで大体解決した。

やっとまともに戦えるようになってきたなーと言ったところです。


(かわロボ)シリコーンシーラントの足裏の作り方

シリコーンシーラント足裏の作り方をまとめます。
2014年,2015年のからっ風シリーズで使用しました

1.型に離型材(ワセリン)を塗ります
・離型材にこだわりはありませんが、硬度があって多少厚塗りできるものが良いと思います
・ハンドクリームも使えるけど匂いが残ると聞きました
・型はPOMを使っています




2.フレーム材をセット
・私の場合はPCをフレームにしています。
・下記の写真は2014年のもので、2015年(現時点最新)の脚は5.の完成写真を見てください
・シリコンシーラントとの表面積を大きくできると良いかと
・シーラントとフレームの境界は裂けやすいので注意です




3.シリコーンシーラントを流し込む
・使っているシリコーンシーラントはセメダイン8051N(黒)
・コーキングガンを使うと便利です。
・型の中にできるだけ空気が入らない工夫が必要です。
 私の場合ははみ出すまで流し込んで隙間なく充填しています。

  



4.数日間硬化させる
・水分で硬化するものを使っているので、水の中に入れとくと早く固まる気がします
・はみ出した分は硬化後カッターで切り取ります
・型の形状次第では固まりにくいこともあります


5.型から抜いて完成
・型から抜いたら完成です
・欠けている部分は後から補充します



おまけ:シーラントの保存
余ったシーラントの保管方法を紹介します。

・M3の長いねじ(L30くらい)を突っ込む
 
写真の状態で半年くらい放置しても使えました

色々試してみてください


参考資料:
葵屋:TADANOシリコン脚


以上

からっ風Pussyfootの回路とmbedプログラム

からっ風Pussyfootの回路とプログラム

今年はついに本大会で自作回路を実装しました!

去年からやり始めて作り直し数回、ESCごと燃やすこと1回
機能は少ないですが、やっと安心して使えるものになりました。


これからいろいろと機能を追加していく予定です。


1.回路機能
○電源系
入力は13.2Vで、サーボとDCDCに供給
(サーボの定格12Vをオーバーしてるので、壊れても自己責任っていうことで)
受信機とmbedへはDCDC(絶縁型)で落とした5Vを利用
絶縁型なのでもしもの時も安心
○入力信号:受信機からのPWM(1ch)
○出力信号:RS485
サーボへのRS485はICを利用
詳細は双葉コマンドサーボのHP(http://futaba.co.jp/robot/systems)の下の方を参照で


2.プログラム
長いので詳細は続きから



からっ風 Pussyfoot

からっ風 Pussyfoot

●概略
6台目のからっ風
からっ風 Jagtでやりたかったことをほとんど実装した機体
チームMiFとして初参加



●参加大会:第21回大会
 予選第3回戦敗退
 敗者復活戦第5回戦敗退
 特別戦出場

●機構概略図




●歩行機構
機構:うしとら脚、スライダリンク
(概略図通り)
モータ:RS380PH
ESC:MC402CR

メイン歩行機構
ギア比:
  初段  80:10 平歯車 m0.5
  2段目  20:8     平歯車 m2.0
  3段目  36:18   タイミングベルト S3M
  合計 40:1

足の半径:55mm
歩行速度(計算値):およそ1.7m/s (モータを200rpsで計算)



●足裏の構造
足裏は前輪を高グリップ、後輪をオムニにした。
直進の加速性能はそのままに、対向2輪のような旋回性能を得ることができた。



前輪:シリコンシーラント t8



後輪:オムニホイール(ウレタン Φ6)
  


中間足 スライダ脚4脚


感想:
シリコンシーラントを使うことで従来(t1のウレタンシート)よりも振動しづらくなり、
さらにオムニの効果で非常に高い旋回性能を得ることができた。
加えて、前後方向はオムニ脚もそこそこグリップが良いため、加速性能は去年より高い。


オムニ脚のメリット
・高い旋回性能 + そこそこ高い加速性能
・モータ発熱が少ない(旋回で無駄なトルクがない)

デメリット
・左右の回転数がずれるとすぐ曲がってしまう(モータ個体差、進角、機構個体差など)
・旋回中心が変わるので慣れないと難しい
・押し合いになると弱いらしい(自分以前にやった人がいるらしい)


高い加速性能+高い旋回性能 → 操作が難しい・・・

ともあれ機動性は上がったので、あとはセンサで補助をいれつつ操縦練習を重ねればいいかなと。
病み付きになるほど滑らかな駆動ができたので、次はこれを有効利用していく予定



こんな感じの足回りでした。



●ベアカム 
 クランク半径10㎜
 去年よりも小型化
 クランク半径は変更なしで10mm
 ボールベアリングの代わりにドライメットを利用
 動きはいいが不良品(下記「失敗事例」で説明)
 固定はM3ねじ+Φ2のシャフト三本で固定





●アーム機構
    



アームのリンクは去年とほぼ同じ。
スライダ溝を曲げることで水平付近では高減速比、垂直付近では高速な動作ができる。
去年との変更点としては、アームを上げすぎると死点に近くなる問題を解決した。

カウンタアームはいつも通り展開式。リンクを少し小型化。

去年は一定以上アームが上がるとトルクが急に落ちる(リンクの特性)ため持ち上がらない問題が発生したが、カウンタアームの位置と下げたことと、バッテリを変更したことにより今年は気にならなかった。

ちなみに左右のアームをつないでいる板を外すと、負荷でフレームが崩壊するので注意>自分。
写真撮った時は板なくても大丈夫だと思ってたので、アームをつなぐ板が無い写真が多いのでさらに注意。

投げた時に横転するのはカウンタアームが内側に曲がるのが原因っぽいので調査が必要。


・アームギアボックス

RS-380PHを2連装

減速比:
 初段   58:12 平歯車 m0.5
 2段目 24:1 ツカサ KUギアヘッド改造品
 3段目 26:10 平歯車 m2 自作歯車
 合計 だいたい300:1
  (水平付近ではリンクでさらに2倍程度減速)

・アームまとめ
アーム自体は去年と大きな変化はなく、リンクが少し変わった程度。
主に去年裂けたフレームの補強に力を入れた。

リンクの特性として、アームを上げると早く動くので操作が難しくなる。
これはサーボ化によって解決予定(2年前から言っている)





●失敗事項

・ドライメットのベアカム
足、アーム共に衝撃に強い構造にするためボールベアリングではなくドライメットを利用した。
構造的につぶれないドライメットであればベアリングのように砕かれることはないと考えたが、
負荷がかかった状態で回すと下の写真のようにドライメットが開いてしまうことがあった。

アームはすぐにボールベアリングに変更した。

足は負荷が小さいためドライメットのまま大会に出場。練習走行会、本大会と数個の交換のみで問題なく動作したが、劣化しやすくメンテナンスが面倒なのでそのうちボールベアリングに変更予定。


アーム軸受けが壊れた状態




●アームユニットの回転機構
 
アームユニットサーボ+平行リンクで上下回転できる。
これにより、普段はカウンタアームを上げて丘を避けつつ、必要なときに下げて攻撃することが可能になった。
ばねで補助を入れているが、トルクの計算上では補助不要。発熱等減らすためにやってます。


代わりに操作が難しくなり、Metalica戦では操作ミスで転倒復帰できなくて負けた。

 メリット:
   ・カウンタアームが山に当たらない&カウンタが高すぎるということもない
   ・カウンタアームを直接動かすより比較的小さなトルクで実現可能
      ->RS405CBひとつで動かすため小型・軽量+角度制御が楽
 デメリット:
   ・関節増えたことによるバックラッシでアームの先端がプルプルして狙いが定まらない・・・・orz
   ・2軸関節になったことで操縦が難しくなり、操縦者が混乱するオチに(半自動化予定)

Fomalhautから問題になっていた、カウンタアームが山に当たって動きづらいって問題はひとまず解決したものの、
アームがぶれるためアームを下げたまま走れない欠点が発生。何とかしなきゃなあ・・・


●外装
アルマイトを試してみました。
利用したサービスは「コーケンアルマBOX30」 色は「青」
箱の中に部品30個まで入れられて送料込6000円くらいなので、かなり安くアルマイトできる。
色ムラ等できるかもしれないらしいが、色つけばいいやって人におすすめ。
アルマイトは素材によって仕上がりが変わるようなので、送る時に材料書いておくといいかも。



アルマイトの様子


以上、やっと戦っても壊れなくなってきたからっ風でした。

        
  • 1
  • 2