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石井英男のロボットキットレビュー |
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ハードウェア組み立て(後編)
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Reported by
石井英男
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少し間が空いてしまったが、KHR-2HVレビューの第2回をお届けする。今回は、ハードウェア組み立ての後編ということで、KHR-2HVを一通り組み立て、サンプルモーションを動かすところまで紹介する。 ● 組み立て作業の続き ・サーボモーターの位置出しを行なう前編に続いてKHR-2HVの組み立て作業を行なうが、ここからの組み立てで重要になるのが、サーボモーターの位置出し(原点設定)だ。KHR-2HVで使われているサーボモーター「KRS-788HV」は、最大約180度の動作角度を備えており、電源投入時に中央の角度(ニュートラル位置)に移動する。このニュートラル位置と、サーボホーンの装着する向きを正しく位置を合わせておかないと、ロボットが正常に動作しない。 サーボモーターの位置出しを行なうには、コントロールボードとバッテリを利用して、サーボモーターに通電する必要がある。その前準備として、付属のバッテリ(ROBOパワーセルHV Cタイプ)の充電を行なう。 付属のバッテリは、9セルのニッケル水素バッテリで、10.8V/300mAhという仕様だ。ACアダプタータイプのバッテリ充電器が付属しているが、フル充電には約12時間かかるので、一気に組み立てるつもりなら、組み立てをはじめる前に充電を開始しておくとよい。なお、充電が完了しても、充電器のLEDは消えないので(やや暗くなる)、12時間経過したら充電器をコンセントから外すこと。 バッテリの充電が完了したら、コントロールボードの電源コネクタにバッテリを繋ぎ、PCとコントロールボードの高速シリアル端子を付属のシリアルUSBアダプター経由で接続する。 次に、モーション作成ソフトの「Heart To Heart 3J」(以下HTH3J)を起動する。前モデルのKHR-1では、PCとの接続用ケーブルがシリアル(RS-232C)対応であり、シリアルポートを装備していないことが多い最近のPCでは、シリアル-USB変換アダプターが必要であったが、KHR-2HVでは標準でUSBに対応しており(コントロールボードがネイティブでUSBに対応しているわけではなく、あくまでシリアルへの変換だが)、シリアル-USB変換アダプターを用意する必要がないのは嬉しい。ちなみに、このシリアル-USB変換アダプターは、単体販売されており、KHR-1でも利用できる。 HTH3Jを起動したら、最初に通信ポート(COMポート)の番号を指定する。通信ポートの番号は、「コントロールパネル」にある「システム」を開き、「デバイスマネージャ」から確認できる。通信ポートを指定し、その左の「SYNC」チェックボックスにチェックを入れると、HTH3Jとサーボモーターの同期が行なわれ、HTH3J上でサーボモーターの角度を指定すると、サーボモーターに即反映されるようになる。 HTH3Jの使い方については、次回の記事で詳しく紹介する予定だが、KHR-1で使われていたHeart To Heartとはユーザーインターフェイスが全く異なり、ポジションや分岐などのブロックをフローチャートのように並べてモーションを作ることができる。 サーボモーターの位置出しを行なうには、ポジションを1つ配置する必要がある。「POS」(ポジションツール)をクリックして、データシート上にマウスカーソルを移動し、再びクリックすることで、データシート上にポジションが配置される。データシート上のポジションをダブルクリックして、ポジションウィンドウを開き、CH1を右クリックしてメニューを開いて「SERVO」を選択すれば、準備は完了だ。 位置出しを行なうサーボモーターのコネクタをコントロールボードのCH1に接続し(コネクタの向きを間違えないようにすること)、ポジションウィンドウのCH1のスライドバーを動かし、サーボモーターの出力軸が回転することを確認する。 次に、マニュアルに指定されているチャンネル別の原点設定値にスライドバーを移動すれば、サーボモーターの位置出しは完了だ。出力軸を動かさないように、サーボアームを装着するといった、組み立て作業を行なえばよい。なお、ほとんどのサーボモーターの原点設定値は0だが、CH13とCH19のサーボモーターのみ、原点設定値が異なるので(CH13は－90、CH19は90)、注意すること。
・サーボアームの取り付け 今度は、サーボアームの取り付けを行なう。KHR-2HVは、ボディにサーボアームを多用していることが特徴だ。サーボアームは、ポリカーボネート(ガラス混入)製で、アッパーアーム、ボトムアーム、アームベースの3つのパーツから構成されている。 サーボーモーターの出力軸に装着するアッパーアームには、セレーションが切られており、サーボホーンの役割も兼ねている。アッパーアームを出力軸に、ボトムアームを反対軸に固定し、その両者をアームベースで繋ぐことで、サーボアームが完成する。アームベースは、フレームに装着されていることも多く、サーボアームは、フレーム同士を結合する役割も果たしているのだ。 サーボアームの取り付けの際に、特に注意したいのが、アッパーアームの取り付け位置だ。アッパーアームを取り付ける部位によっても異なるが、アッパーアームは、サーボケースの長辺に平行(一部の部位では垂直)に取り付けるのが基本だ。 サーボモーターの位置出しをしたら、その状態のままアッパーアームのセレーションを出力軸にあわせて、できるだけサーボケースの長辺と平行になるように取り付け、フラットヘッドホーン止めビスで固定する。 ビスでの固定が完了したら、サーボモーターのコネクタをコントロールボードから抜いて、サーボアームの可動範囲を確認すること。サーボアームの取り付け位置が正しくないと、モーションが正常に動作しなくなる。 サーボアームの取り付けは、腕、腿、すね、膝、足首、胴体の順に行なっていく。足首部分については、アッパーアームとボトムアームの取り付け後、アームベースをはめ込むのだが、アームベースをうまくはめ込むにはかなりの力が必要だ。特に後半の組み立てでは、力が入れにくい場所もある。 組立説明書には、はめ込みが固い場合はドライヤーなどで温めるとよいと書かれているが、筆者は手っ取り早く、ラジオペンチを使ってはめ込んでしまった。筆者は、通常のラジオペンチを利用したが、注意しないとアームを傷つけてしまう。そこでお勧めしたいのが、タミヤから発売されている「ノンスクラッチラジオペンチ」だ。ノンスクラッチラジオペンチは、モノをつかむ部分が樹脂ができているので、つかむモノに傷がつきにくくなっている。
・ケーブルガイドを利用してケーブルをまとめる 胴体(ボディユニット)へのサーボアームの取り付けが終わったら、足首(フットユニット)、膝部分(レッグユニット)、腿部分(ブラケットユニット)を組み合わせて脚を作るのだが、このときにサーボケーブルをまとめる作業も行なう必要がある。 KHR-1ではサーボケーブルをうまくとり回して、配線をまとめるのがなかなか難しかった。しかし、KHR-2HVでは、ケーブルガイドが用意されており、簡単にケーブルの整理ができるようになっている。これも地味だが、非常に嬉しい進化点だ。ケーブルの取り回しと整理は、ロボットのモーションを実行させる際に重要である。特に、ケーブルの余りが長すぎたりすると、バトルで相手にひっかけられたりして、トラブルの原因となる。 両脚に続いて、両腕の組み立てを行なう。両腕の組み立ても、ケーブルガイドを利用して、ケーブルをまとめながら行なう。 両腕の組み立てが終わったら、胴体となるボディユニットにサーボホーンを取り付ける。肩の部分には、アームサポーターが装着されており、側転などのフレームに負担がかかるモーションを行なっても、フレームや出力軸に負荷がかかって、フレームが歪んでしまうことを防いでいる。 次に、トップカバーに頭となるサーボモーターや電源スイッチを取り付ける。
・ボディの最終組み立てを行なう 両脚と両腕、ボディユニットが完成したら、いよいよ最終組み立てだ。両腕と両脚、コントロールユニット、ヘッドユニットをボディユニットに取り付けることで、KHR-2HVの全身が姿を現す。各ユニットをボディユニットに取り付けたら、コントロールボードにサーボケーブルのコネクタを差し込む。サーボケーブルのコネクタを差す位置と向き(黒いケーブルが基板の外側にくる向きが正しい)に注意して、間違えないようにすること。 サーボケーブルのコネクタを全て差し込んだら、ナイロンストラップを利用して、余分なケーブルをまとめる。
・フロントカウルとボードカバーの加工と塗装を行なう 最後の作業が、フロントカウルとボードカバーの加工および塗装である。フロントカウルやボードカバーはポリカーボネートでできているが、余計な部分があるので、ハサミやカッターなどを使って、その部分をカットする必要がある。 また、カラーが透明なので、そのままでは中身が見えてしまい、あまり格好がよくない。市販のスプレー塗料(ポリカーボネート用、タミヤや京商などから発売されている)を利用して、塗装を行なうことをお勧めする。 塗装する場合は、不要部分をカットする前に行なうこと。塗装は、カウルの内側(裏面)に行なう。塗料がよく乾いたら、フロントカウルとボードカバーのカットを行なう。カウルはかなり固いので、普通のハサミだと切りにくい。 筆者は、タミヤの曲線バサミ(プラスチック用)を利用したが、こうしたプラスチック用ハサミなら、かなり簡単に切ることができる。筆者の場合も、ザクザク切っていったところ、数分程度で不要部分のカットが終了した。ただし、ハサミでカットしたままだと、断面がギザギザになってしまうので、気になる人はヤスリを使って仕上げればよい。 フロントカウルとボードカバーのカットが完了したら、ボードカバーを本体背面に取り付け、フロントカウル内側にバッテリを収納して、フロントカウルをボディピンで固定すれば、KHR-2HVの組み立てが一通り完了する。
・ホームポジションの設定を行なう 組み立てが完了したら、次はホームポジションの設定だ。ホームポジションは、モーション実行時に基本となる大事なポジションである。ホームポジションを正確に設定して、左右や前後のバランスをきちんと取っておかないと、モーションも正しく実行できなくなる。サンプルの歩行モーションを実行させても、うまく歩かずに倒れたりする場合や、左右に曲がっていってしまう場合は、ホームポジションをもう一度確認してみよう。 KHR-2HVでは、ホームポジション設定の目安となるニュートラルゲージがフレームに設けられているので、KHR-1に比べてホームポジションの設定もやりやすくなった。ニュートラルゲージの穴とサーボアームの突起部分を合わせることで、ホームポジションの姿勢をとることができる。 ホームポジションの中でも、特に重要なのが足裏の位置だ。左右がきちんと揃っていないと、安定した歩行はできない。KHR-2HVをしばらく動かしていると、ホームポジションがずれてくることがあるので、こまめにホームポジションを見直すことが重要だ。 ホームポジションが正しく設定できれば、付属CD-ROMに収録されているサンプルモーションが問題なく実行できるはずだ。いくつかのサンプルモーションを実行さた様子を、動画で撮影したので、参考にして欲しい。 KHR-2HVは、KHR-1に比べて、ネジの本数が減っており、組み立てもしやすくなっている。二足歩行ロボットキットの組み立てが初めてだという人でも、組立説明書にしたがって組み立てていけば、半日程度で完成させることができるだろう。 次回は、オリジナルモーションの作り方について説明する予定だ。
■URL 近藤科学 http://www.kondo-robot.com/ 製品情報 http://www.kondo-robot.com/html/KHR2HV_KIT.html ■ 関連記事 ・ 石井英男のロボットキットレビュー～近藤科学「KHR-2HV」(第1回)（2006/10/10） 2006/12/08 00:20 - ページの先頭へ-
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