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石井英男のロボットキットレビュー
姫路ソフトワークス「JO-ZERO」ハードウェア組み立て編(その1)

〜神矢氏デザインのヘッドパーツを搭載し、かっこよさを追求
Reported by 石井英男

 姫路ソフトワークスから登場した「JO-ZERO」は、全高300mm、重量約860g(バッテリ込み)という、小型で軽い二足歩行ロボットキットである。JO-ZEROの特徴や詳細については、発表会レポートを参考にして欲しいが、漫画「プラレス3四郎」の生みの親である、神矢みのる氏がデザインしたヘッドパーツを搭載し、コンパクトなボディで20自由度を実現するなど、「かっこよさ」や「人間らしさ」を追求していることが魅力だ。

 ボディのアルミパーツは、赤と黒の2色で塗り分けられており、外見はとてもかっこいい。さらに、コマンド方式(シリアル方式)/PWM方式の両方に対応した双葉電子工業製の高性能サーボモーター「RS304MD」と新開発のコントロールボード「HSWB-03F」の搭載によって、高い運動性能とプログラミング自由度の高さを実現している。近藤科学のKHR-3HVとは少々方向性は異なるが、従来の二足歩行ロボットキットで物足りなかった点をクリアした、非常に魅力的な製品だ。

 そこで今回から数回にわたって、JO-ZEROをレビューしていきたい(KHR-3HVのソフトウェア編については、HeartToHeart 4が近日中にバージョンアップするという情報を得たので、それを待つことにした)。

サーボモーターの原点設定は不要

 JO-ZEROは、二足歩行ロボットキットの中ではトップクラスの20自由度を実現しており、パーツの数はやや多めだ。ただし、バッテリと充電器は付属していないので、一緒に購入する必要がある。推奨バッテリは、双葉電子工業のリチウムポリマー電池「PR-4S780P」である。PR-4S780は7.4V/780mAhという仕様で、G-ROBOTS GR-001にも採用されており、その信頼性や安全性には定評がある。充電には、PR-4S780P専用充電器「LBC-3E5」を利用する。充電時間も約1時間半と短い。なお、KHRシリーズなどでは、組み立てを開始する前に、サーボモーターの原点設定を行なう必要があるが、RS304MDは、出荷時に原点設定とサーボホーンの取り付けが完了しているので、原点設定が不要で、すぐに組み立てを開始できる。

 一般的な二足歩行ロボットキットの組み立て工程の中で、大きなウェイトを占めるのが、ネジ締め作業だ。JO-ZEROでも、数多くのネジが使われている。使われているネジは全部で8種類だが、ネジ径は1.7mmと2mmの2種類だ。ネジ径1.7mmとネジ径2mmではわずか0.3mmしか違わないので、間違えないように注意したい。特に長さが同じで、ネジ径のみ異なるネジには気をつけよう。

 JO-ZEROの組み立て説明書は、PDF形式で付属CD-ROMに収録されているので、組み立てを始める前に、紙に印刷しておくことをお勧めする。組み立て説明書には、写真が多用されているのでわかりやすい。初心者でも問題なく組み立てられるだろう。ただし、サーボブラケットAとサーボブラケットBというパーツが非常によく似ているので、間違えないようにすること。サーボブラケットAとサーボブラケットBは、側面の穴のタップの切られている位置が異なる。

JO-ZEROのパーツ一式。バッテリや充電器は別売りとなっている アクチュエーターとして双葉電子工業の小型サーボモーター「RS304MD」を採用。あらかじめ出力軸にサーボホーンが取り付けられている RS304MDのボトム軸(反対軸)側。ケーブルがボトム軸から出ているので、取り回しがスマートで、ケーブルがロボットの動きを阻害しにくい
ボトム軸にはめ込むフリーホーン RS304MDのケーブル長は、350mm、300mm、150mmの3種類あるので、間違えないようにすること 新開発のコントロールボード「HSWB-03F」。CPUとしてルネサステクノロジのM16C/26Aを2つ搭載し、独自のインタープリタ搭載によって、高いプログラム自由度を実現している
HSWB-03Fの裏側。マイクロSDカードスロットが搭載されている 1GBのマイクロSDカードが付属。FAT16対応で、最大2GBまでのマイクロSDカードを利用可能 JO-ZEROでは、8種類のネジが使われている。ネジの数は予備も含めて、多めに入っている
ネジ径が2mmのM2ネジと1.7mmのM1.7ネジが使われているので、間違えないように気をつけよう。写真は、左がM1.7-3.0ネジ、右がM2.0-3.0ネジだ バッテリとして、双葉電子工業のリチウムポリマー電池「PR-4S780P」を利用する PR-4S780P専用充電器の「LBC-3E5」。バッテリと充電器は本体には付属していないので、別途購入する必要がある
サーボブラケットA(左)とサーボブラケットB(右)は非常によく似ているが、別のパーツだ サーボブラケットA(左)とサーボブラケットB(右)の違いは、側面の穴のサイズ(タップの有無)だ。サーボブラケットAは、この向きで置くと、下側に径1.7mmのタップが切られた穴がくるが、サーボブラケットBは、上側に径1.7mmのタップが切られた穴がくる。タップを切られた穴のほうが径が小さい

脚部分の組み立て

 JO-ZEROの組み立ては、下から上へと進めていく。最初に組み立てるのは、足首部分だ。左右の足フレームにサーボブラケットを固定し、サーボモーターを取り付ければいいのだが、右足フレームにはサーボブラケットBを、左足フレームにはサーボブラケットAを固定するので、間違えないように注意しよう。なお、JO-ZEROの組み立てでは、サーボモーターのケースビスを外して、フレームとケースを共締めする作業が頻繁に出てくるが、フレームとケースの共締めには外したケースビスは使わず、JO-ZEROのパーツに含まれるM1.7ネジを利用する。サーボモーターのケーブル長は3種類あるので、長さを間違えないように気をつけよう。

 また、サーボモーターにブラケットを固定する際には、ボトム軸にフリーホーンをはめ込むことを忘れないように。ブラケットをサーボモーターの出力軸に取り付ける際には、サーボホーンの向きに注意すること。基本的にサーボホーンの切りかきが、サーボケースの短辺(銘板とは逆側)の中央に一番近くなるようにすればよい。出荷時の状態で、サーボホーンはその位置になっているはずだが、組み立て中にサーボホーンが動いてしまうことがあるので、常に確認しながら取り付けることが大切だ。

 足首部分のサーボブラケットとサーボモーターを固定したら、足首の外装パーツを取り付ける。二足歩行ロボットキットでは、コストダウンのためにアルミフレームは未塗装のままというのが一般的だが、JO-ZEROは、アルミ製のフレームや外装パーツが黒と赤の2色で塗り分けられている。こうした外観へのこだわりが、JO-ZEROの魅力の一つだ。

 足首の次は、大腿部を組み立てる。大腿部と足首部分を脚部フレームで結合させれば、脚が完成する。

右足首の組み立て(第1工程)に必要なパーツ。右足首に使うサーボブラケットは、サーボブラケットBだ。サーボモーターは、ケーブル長350mmのものを利用する サーボブラケットBの側面のタップが切られた穴(ネジ山)が、右足フレームのつま先側にくるようにして、M2.0-2.0ネジ4本で固定する サーボモーターのケースビスを2本取り外し、ボトム軸側からM1.7-25.0ネジ2本で固定する。取り外したケースビスは使わない
サーボモーターのケースとフレームをネジで共締めする場合は、あまり強く締めすぎないようにすること 同様にして、左足首も組み立てる。左足首の場合は、サーボブラケットAを使う 右足首の組み立て(第2工程)に必要なパーツ。サーボブラケットAとコの字ブラケットAを利用する。サーボモーターは、ケーブル長350mmのものを利用する
サーボモーターのケースビスを2本取り外し、サーボブラケットAにサーボモーターをはめ込み、M1.7-25.0ネジ2本で固定する サーボブラケットAの下にコの字ブラケットを取り付け、M1.7-3.0ネジ4本で固定する コの字ブラケットの向きに注意すること
右足首のサーボモーターのボトム軸にフリーホーンをはめ込む。フリーホーンの裏表に注意。細い部分がボトムケース側にくるようにする ボトム軸にフリーホーンをはめ込んだところ いま組み立てたサーボモーターとブラケットを、右足首ロール軸のサーボモーターにはめ込む。このとき、ロール軸のサーボホーンの切りかき(出力軸に近い部分に切りかきがある)が、サーボモーターの銘板から遠い側で、サーボモーターの短辺の中央に位置するようにしてはめ込み、M2.0-3.0ネジ3本で固定する
フリーホーンをはめ込んだボトム軸側も、M2.0-3.0ネジ3本で固定する。フリーホーンの割れ目部分がブラケットの反対側にくるようにする 同様にして、左足首も組み立てる。左足首のピッチ軸部分にはサーボブラケットAを利用する 足首外装の取り付けに必要なパーツ
まず、つま先側の外装パーツを取り付け、M1.7-3.0ネジ4本で固定する かかと側にも外装パーツを取り付け、M1.7-3.0ネジ2本で固定する 同様にして、反対側の足にも外装パーツを取り付ける。外装パーツには左右の区別はない
大腿部の組み立てに必要なパーツ。サーボモーターは、ケーブル長300mmのものを利用する サーボモーターのケースビスを2本取り外し(出力軸から遠い側の2本)、脚部フレームAにサーボモーター2個をはめ込み、M1.7-25.0ネジ4本で固定する 同じものを2個作成する
右脚の組み立てに必要なパーツ。先ほど組み立てた右足首部分と大腿部が必要になる 脚部フレームBの穴にサーボケーブルを通す ボトム軸にフリーホーンをはめて、脚部フレームBに右足首ピッチ軸と大腿部のサーボモーターをはめ込み、M2.0-3.0ネジ8本で固定する。サーボホーンの切りかきが、この写真で真下にくるようにして固定すること
ボトム軸側も、M2.0-3.0ネジ8本で固定する 膝部分に脚部フレームC(赤いパーツ)を取り付け、M1.7-3.0ネジ4本で固定する 同様にして左脚も組み立てる

腰部分を組み立て、下半身を完成させる

 両脚を組み立てたら、腰フレームとコの字ブラケットBを重ねて固定し、腰部分を作成し、サーボモーターをはめ込んで、股関節を作成する。ケースビスを外して、M1.7-23.0ネジやM1.7-25.0ネジでフレームやブラケットと共締めする際に、ビスを強く締めすぎると、サーボモーターがうまく動かなくなるので、強く締めすぎないように注意すること。なお、最初期バージョンの組み立て説明書では、「1-4 下半身を組み立てる。」の最初の工程の説明が、「サーボモーターのケースビスを4本すべて取り外します。(左図参照)腰フレームにはめ込みます。」となっているが、これは誤りで、ケースビスを取り外す必要はない。この工程の説明は、「矢印の位置にサーボホーンの切り欠きが来るように調整して、腰フレームにはめ込みます。」と読み替えて欲しい(公式サイトに修正版の組み立て説明書がアップロードされる予定)。

 腰部分が完成したら、先ほど組み立てた両脚を腰フレームにはめ込み、M2.0-4.0ネジで固定すれば、下半身が完成だ。

腰の組み立てに必要なパーツ 腰フレームAと腰フレームB、コの字ブラケットBを重ねて、M2.0-3.0ネジ4本で固定する コの字ブラケットの向きはこのように取り付ける
股関節の組み立てに必要なパーツ。サーボモーターは、ケーブル長300mmのものを利用する サーボモーター2個のケースビスをすべて取り外し、腰フレームにはめ込み、M1.7-25.0ネジ2本ずつで固定する ボトム軸側に腰フレームCをかぶせて、出力軸側からM1.7-23.0ネジ2本ずつで固定する
これで腰部分が完成 股関節の組み立てに必要なパーツ 股関節ブラケットを腰部分の股関節サーボモーターにはめ込み、M2.0-4.0ネジ4本ずつで固定する。サーボホーンの切りかきは、サーボモーターの銘板から遠い側で、サーボモーターの短辺の中央に位置するようにする
ボトム軸側は、腰フレームCの上からフリーホーンを取り付け、M2.0-4.0ネジ3本ずつで固定する 下半身の組み立てに必要なパーツ 両脚を腰フレームにはめ込み、M2.0-4.0ネジで固定する。股関節ピッチ軸サーボモーターは、サーボホーンの切りかきがサーボモーターの銘板から遠い側で、サーボモーターの短辺の中央に位置するようにする
これで下半身が完成

胴体の組み立て

 続いて、胴体部分の組み立てを行なう。まず、腰軸の組み立てを行ない、胴体フレームにサーボモーターを固定する。次に、先に組み立てた腰軸部分と胴体フレームを合体させて、胴体補強フレームや背面フレームを取り付ける。最後に、胴体の左右のサーボモーターにコの字ブラケットBを取り付ければ、胴体部分が完成する。

 ここまでの組み立てにかかる時間は、早い人なら2時間程度、ゆっくりやっても4時間はかからないだろう。残りは、腕の組み立ておよび全体の組み立て、ケーブルの配線作業だ。次回は、残りの組み立て作業を行なってJO-ZEROを完成させ、サンプルモーションを実行するまでの手順を解説する。

腰軸の組み立てに必要なパーツ。サーボモーターは、ケーブル長150mmのものを利用する サーボモーターのケースビスをすべて取り外し、胴体内部フレームの穴にサーボケーブルを通し、M1.7-23.0ネジ4本で固定する ボトム軸側はこのようになる
サーボブラケットAをサーボホーンに取り付け、M2.0-3.0ネジ4本で固定する もう一つのサーボモーターのケースビスを2本取り外して、サーボブラケットAにはめ込み、M1.7-25.0ネジ2本で固定する 胴体の組み立て(第1工程)に必要なパーツ。サーボモーターは、ケーブル長150mmのものを利用する
サーボモーターのケースビスをすべて取り外し、胴体フレームの穴にサーボケーブルを通す M1.7-23.0ネジ4本ずつで、サーボモーターを胴体フレームに固定する 胴体の組み立て(第2工程)に必要なパーツ。先ほど組み立てた腰軸部分と胴体部分を合体させる
腰軸部分に胸フレーム(赤色のパーツ)を取り付け、M1.7-3.0ネジ2本で固定し、さらに胴体部分を取り付け、M1.7-3.0ネジ4本で固定する 側面から見るとこうなる 胴体補強フレームの右と左を取り付け、M1.7-3.0ネジ2本ずつで固定する
胴体補強フレームを取り付けたところ 背面フレームを取り付け、M1.7-3.0ネジ10本で固定する 背面フレームを取り付けたところ
胴体の組み立て(第3工程)に必要なパーツ 胴体左右両側のサーボモーターにコの字ブラケットBを取り付け、M2.0-3.0ネジ4本ずつで固定する。サーボホーンの切りかきがサーボモーターの銘板から遠い側で、サーボモーターの短辺の中央に位置するようにする これで胴体部分が完成


2009/8/28 19:19

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