Buenos Aires SOS

さて、レッスン1ではロボット工学の全般について学び、そしてレッスン2 では製作するロボットを決めましたから、ロボットを動かすアクチュエータを選びましょう。, 「アクチュエータ」とは、エネルギー (ロボット工学では、多くの場合電気です) を物理的動きに変換するデバイスと定義することができます。 大部分のアクチュエータは、回転、または直線の動きのいずれかを作り出します。 例えば、「DCモーター」はこの定義によって、アクチュエータの一種です。, あなたのロボットに適したアクチュエータを選択するには、どのようなアクチュエータがあるのかを理解すること、いくらかの想像力、そしてほんの少し数学や物理がわかる必要があります。, この名称が示す通り、この種類のアクチュエータ は電気のエネルギーを回転運動に変換します。 これには、お互いに特徴のある、主に2つの機械的パラメータがあります: (1) トルクは、与えられた距離で生成することのできる力 (通常 N•m や Oz•inと表現されます)、そして (2) 回転速度 (通常1分間毎の回転数 rpmで測定されます)。, モバイルロボットの多くは電池などの直流 (DC) で給電されるので、AC (交流) が使用されることは稀です。 また、電子部品はDCを利用するので、アクチュエータにも同じ種類の電源を使用したほうが便利です。 AC モーターは主に、高いトルクが必要な産業環境、またはモーターが主電源/コンセントに接続されている場合に使用されます。, DC モーター は、そのほとんどがシリンダー型ですが、様々な形やサイズがあります。 これらには通常5,000から10,000rpmの範囲で高速で回転する出力軸があります。 DC モーター は一般的に非常に早く回転しますが、大部分は強力ではありません (低トルク)。 速度を下げて、トルクを上げるために、ギヤを追加することができます。, モーターをロボットに組み込むには、モーターの本体をロボットのフレームに合うように直す必要があります。 このため、通常モーターの面にしばしば取り付け穴があり、これらの穴を利用して表面に垂直に取り付けることができます。 DC モーター は、時計回り (CW) および反時計回り (CCW) で動作することができます。 回転軸の角運動は、エンコーダ やポテンショメータで測定することができます。, DCキヤードモーターは、ギヤ ボックスを組み合わせたDC モーター で、モーターを減速させ、トルクを増大させるよう動作します。 例えば、DCモーター が 10,000 rpm で回転し、0.001 N•m のトルクを生成する場合、256:1のギヤが速度を、256分の1まで減速 (つまり 10,000rpm / 256 = 39 rpm) し、トルクを256倍まで (0.001 x 256 = 0.256 N•m) 増大させます。 最も一般的なギアには「スパー」 (最も一般的)、「遊星」 (最も複雑ですがより限られたスペースで、高度なギヤダウンが可能であり、またより効率的) 、および「ウォーム」 (単一ステージで非常に高いギヤ比を実現し、またモーターが通電されていない際、出力軸が動くことを防止します) などがあります。 DC モーターのように、DC ギヤードモーター もまた CW ならびに CCW に回転します。 モーターの回転数を知りたければ、「エンコーダ」を軸に加えることができます。, R/C (またはホビー) サーボモーター は、特定の角度位置まで回転する種類のアクチュエータで、典型的にはより高価なリモコンカーのステアリングや、動翼の制御に使用されます。 現在では様々な用途に使用されており、ホビーサーボ の価格は非常に安くなり、その種類 (異なるサイズ、技術、そして強度) も増えました。, ほとんどのサーボに共通した要素として、大部分が約180度までしか回転しないことです。 実際の ホビーサーボモーター は、 DCモーター、ギヤリング、電子機器、そしてロータリー ポテンショメータ (これは要するに角度を測定するものです ) が含まれています。 電子機器とポテンショメータ は一斉に動作して、モーターを始動し、特定の角度で出力軸を停止します。 これらのサーボは一般的に、グラウンド、電圧入力、そして制御信号のための、3本のワイヤが付いています。 制御信号は通常、サーボモーターコントローラーを使って生成します。 「ロボットサーボ」は新しいタイプのサーボで、連続的回転と位置フィードバックの両方を提供します。 すべてのサーボは、CWとCCWに回転します。, 産業用のサーボモーターはホビーサーボモーターとは制御方法が異なっており、非常に大きな機械で見かけるのが一般的です 。 産業用サーボモーターは通常、大型AC (時として三相) モーター、ギアダウン、そして角度位置と速度についてのフィードバックをするエンコーダで構成されています。 これらのモーターは、その重量、サイズ、コスト、そして複雑さにより、モバイルロボットに使われることはほとんどありません。 産業用サーボは、より強力な産業ロボットアームや非常に大型のロボット車両で見かけることがあるかもしれません。, ステッピングモーター はその名前が示すように、特定の「ステップ」 (実際は特定の角度) で回転します。 各ステップで軸が回転する角度 (ステップサイズ) は、いくつかの要素によって異なります。 大部分のステッピングモーターにはギアリングは含まれていないので、DCモーターのようにトルクは低いことがよくあります。 適切に設定すると、ステッピングモーターも CW ならびに CCW に回転させることができ、望む角度位置に動きます。 ステッピングモーターには、 ユニポーラ と バイポーラ という種類があります。 ステッピングモーターの1つの重要な欠点は、モーターに通電すると、モーターの開始角度を特定するのが難しいことです。, ギヤをステッピングモーターに追加すると、ギヤをDCモーターに追加するのと同じ、トルクを増大させ、出力角度 速度を減速するという効果があります。 速度はギヤ比で減速されるので、ステップサイズも同じ係数だけ小さくなります。 ギヤダウンのないステッピングモーターが、1.2 度のステップサイズなら、55:1のギヤダウンを追加すると、新しいステップサイズは 1.2 / 55 = 0.0218 度になります。, リニアアクチュエータは、 直線運動 (一直線に沿った動き) を生成し、主に3つの際立った機械的特徴があります。それは、ミリメートルやインチで表現される、所謂「ストローク」として知られるロッドが動くことができる最短ならびに最長距離、 、その力 (Kg または lbs)、およびその速度 (m/s または inch/s) です。, DC リニアアクチュエータ は多くの場合、リードスクリューに接続されたDCモーターで構成されています。 モータが回転すると、リードスクリューも回転します。 リードスクリュー上のトラベラは、モーター方向またはモーターの反対方向にいずれにも動き、基本的に回転運動を直線運動に変換します。 DC リニアアクチュエータに中には、直線位置のフィードバックをするリニアポテンショメータを内蔵しているものもあります。 アクチュエータがそれ自体を破壊することを防ぐため、多くのメーカーはリミットスイッチを両端に取り付け、これが押されるとアクチュエータへの通電をカットするような作りになっています。 DCリニアアクチュエータには幅広い、様々なサイズ、ストローク、そして推力のものがあります。, ソレノイドは、モバイルコアの周りに巻きつけたコイルで構成されています。 コイルが通電されると、コアは磁場から離れる方向に押され、単一方向の動きを生成します。 二方向の動きを提供するには、複数のコイルまたはいくつかの機械的な構造が必要になります。 ソレノイドのストロークは通常非常に小さいですが、その速度は非常に高速です。 強度は主にコイルのサイズと、それを通過する電流によって決まります。 この種類のアクチュエータは一般的にバルブやラッチングシステムなどに使用され、通常は位置フィードバックはありません (完全に収縮するか、完全に拡張するかのいずれかです)。, マッスルワイヤ は、電流がそれを通過すると収縮する特殊なタイプのワイヤです。 電流がなくなると (そしてワイヤが冷えると) 、元の長さに戻ります。 このタイプのアクチュエータは、強力でも速くもなく、長いストロークも提供しません。 しかし、非常に小さな部品で、または非常に限られたスペースで作業する場合には非常に便利です。, 空気圧および油圧アクチュエータは、直線運動を生成するために、それぞれの空気または液体 (例えば、水または油) を使用します。 この種類のアクチュエータは、非常に長いストローク、高い推力、そして高速性があります。 動作させるには液体コンプレッサを使用する必要があり、このために通常の電気的アクチュエータと比較して動作させるのが困難です。 高い推力と速度のため、通常は大きなサイズで、主に産業環境で使用されます。, 特定のタスクに対するアクチュエータの選択を手助けするために、あなたを正しい方向へ導く以下の質問を用意しました。, 市場には常に新しい、革新的な技術が登場し、これという決まり事はないことに留意することが重要です。 また、1つのアクチュエータは異なる場面で、全く違うタスクを実行できることにも留意してください。 例えば、仕組みを追加することで、直線運動を生成するあるアクチュエータが、オブジェクトを回転させるために使用することもでき、この逆もあり得ます (車のワイパーなど)。, 駆動モーターは、ロボット全体の重量を移動しなければならず、ギヤダウンが必要となる可能性があります。 車やトラックはラック・アンド・ピニオン ステアリングを使う傾向がある一方で、ほとんどのロボットは「スキッドステアリング」を使用します。 スキッドステアリングを選ぶ場合、DC ギヤードモーターは継続した回転を提供し、オプションで光学式エンコーダを使用して位置フィードバックを得ることができ、そしてプログラミングが簡単で使い易いので、車輪がついたロボット、またはトラック に理想的な選択肢です。 ラック・アンド・ピニオンを使用したい場合には、駆動モーターを1つ (DCギヤードをここでも推奨 ) と前輪を操縦するためのモーターを1つ用意する必要があります。 攪拌には必要な回転が特定の角度に制限されるので、R/C サーボが理にかなった選択でしょう。, 重量を持ち上げるには、平面の重さを動かすよりもより大きな力が必要となります。 トルク を得るには速度を犠牲にしなければならず、ギヤ比の高いギヤボックスを、強力なDC モーター、または DC リニアアクチュエータと使用することが最適です。 電力を喪失した場合に、質量が落下するのを防ぐシステム (ウォームギヤ、またはクランプのいずれかを使用) を使用することを考慮します。, 範囲が180度に制限されており、必要なトルクが大きくない場合には、R/C サーボモーター が理想的です。 サーボモーターは様々な異なるトルクとサイズで提供されており、直線位置のフィードバックを提供します (多くの場合ポテンショメータを使用し、特殊なものでは光学エンコーダを使用しています)。 R/C サーボ は、ますます多くの小さな歩くロボットの作成に使用されるようになっています。, ステッピングモーター とギヤードステッピングモーター (ステッピングモーターコントローラと組み合わせて) は非常に正確な角度運動を提供できます。 時には、連続的回転を提供するという理由で、サーボモーターが良い場合もあります。 しかし、ハイエンドのデジタルサーボモーターには、光学エンコーダと使用するものもあり、これらは高度な正確さを提供できます。, リニアアクチュエータ は、直線に沿ってオブジェクトを移動し、位置付けるには最適です。 これらには、様々なサイズと構成があります。 マッスルワイヤ は、動きが非常に小さな力を必要とする場合のみに検討すべきです。 非常に早い動きには、空気圧もしくはソレノイドを、高い推力には、DCリニアアクチュエータ (最高 500 ポンドまで) 、その後油圧式を検討します。, 用途に必要な推力 (またはトルク)と速度を算出するためには、マシンの物理に関わる多くの (かなり複雑な) 計算をすることが必要です。 設計プロセスを簡素化するため、あなたを手助けするいくつかのツールを集めました。, レッスン 1 で、プロジェクトの目的は予算を約200ドルから最高300ドルに抑えながら、モバイルロボットをより理解することと定めました。 レッスン 2 では、机の上で操作できる小型のタンク (トラック使用) が欲しいと決めました。, 車輪の回転に回転運動が必要なので、すべてのリニアアクチュエータはすぐに対象から外し、DCキヤードモーターを選びます。 次の必然の質問は「どれにするか？」です。オンラインを検索しても、小型ロボット向けのトラックシステムはあまりなく、それ自体がどのモーターを検討するかの制限となります。, 2″ および 3″ 幅で、Lynxmotionトラック は中型ロボット向けなので、私たちの選択肢からは除外します。 価格は予算内に収まりますが。, Tamiyaトラック、ホイールセット は、間違いなく良い選択で、選択肢がタミヤ のモーターとギアボックスに限られます。 これはまた、予算の範囲内です。, ジョニーロボット トラックキットがいくつかあり、1つはHitecの連続回転サーボ (これは基本的にサーボの本体にはいったギヤモーターです) 、そしてもう1つはFutabaの連続回転サーボ、またタミヤ のモーター、そしてPololu または Solarbotics のモーターがあります。 これは間違いなく良いオプションであり、予算の範囲でもあります。 主に美観とモーターの互換性を理由に、この選択肢で考えていきましょう。, 常に、R/C タンクなどのおもちゃをハッキングしてロボットに作り変える選択肢もあります。 この選択肢で互換性のあるモーターを手に入れることはできますが、目的は私たち自身のロボットを設計することで、他の商品をハックすることではありません。, 次のステップは、DC 駆動モーターセレクターツール に、およその値で必要事項を入力します。, 車輪半径を 0.5 として、 150 rpm @ 1.4 oz-in が得られます。 1”を使用すると、計算機は 75rpm @ 2.8 oz-in を示します。, 従って、私たちが探すモーターは約 150 rpm で回転し、およそ 1.4123 oz-in のトルクが必要ということになります。 適切なモーターを見つけるために、DC モーター比較表 を見てみましょう。, Solarbotics GM8 および GM 9 は、それぞれ 70 rpm @ 43 oz-in、および 66 rpm @ 43 oz-in です。 ともに、5.46ドルで販売しています。, すべての Tamiya ギヤボックスとモーターの組み合わせは、約11ドル以上で、様々な範囲のトルクと速度が揃っています。, Hitec の連続回転サーボ と Futaba の連続回転サーボ はそれぞれ17ドルと14ドルです。, 最後に、スキッドドライブ使用するために、主にその低コストを理由に Solarbotics GM9 2 つを使用することにしました。, 計算機は約150rpmが必要だと算出をしましたが、元の (望ましい) 加速の約半分の動作と知りながらこのモーターを選択したことに注意することが重要です。 このモーターのトルクは私たちが必要とするものより著しく大きいので、追加の重量を運んだり、より急な角度を登ることができます。, ロボットの作り方を学ぶための詳細については、RobotShop ラーニングセンターをご覧ください。 RobotShop コミュニティー フォーラム にアクセスして、ロボットの構築について支援を求めたり、あなたのプロジェクトの紹介、または他のロボット研究家と交流しましょう。, タグ: How To グランド チュートリアル シリーズ チュートリアル ロボット製作, ロボショップは個人用から専門家用まで、幅広いロボット技術を扱う世界有数のオンラインショップです。ロボット掃除機やその他の家庭用ロボット、専門家用ロボット、ロボットおもちゃ、ロボットキット、そして独自のロボットを構築するロボット部品など、多彩で豊富な品揃えの中から最高の一品を見つけ出すことができるでしょう。, また、ロボショップはロボット教育・研究の分野でもリーダーシップを発揮しています。当社は多様な商品の品揃え、教育、数量割引、および有用な援助と専門的なサポートを提供しています。, © 2020 ロボショップ株式会社 当サイトのコンテンツの無断転載・複製を一切禁じます。 コンシューマーロボット部門VP - RobotShop Inc. ここで皆さんにロボットを提供して、優れた顧客体験を保証します。, Mathieu Thibault リストからリンクしている作品の個別ページでは、作り方アニメーション、動作ムービー（一部を除く）が ご覧いただけるほか、原寸大型紙のついたPDFのダウンロードもできます。 No.67 ビックリパノラマ. 有限会社ワイ・システムズ　代表取締役社長 毎朝Eテレの『0655』を見ている私です。祝日だろうが関係なくこの番組の為に早起きしてるので中毒ですな。, 今週は久しぶりに新曲のおはようソングとして『歩くの歌』が登場しました！朝にピッタリな爽やかなメロディーで癒されます。, 及川光博さんが歌う新曲『歩くの歌』が明日からEテレ0655に登場します。作編曲、演奏を担当しました。素朴な感じですが、ミッチーベイベーや男子にも気にいってもらえるといいな。#Eテレ #e0655 #e2355 #歩くの歌 #及川光博 #ミッチー #石川将也 #吉田知史 #ユーフラテス #近藤研二 pic.twitter.com/6dVM3eWqaq, そんなワケでミッチーの歌声を朝から聴くべく『歩くの歌』の初回放送予定と聴いた方の感想をお伝えします。週によっては金曜日はリクエストデーですが、意外と期間が長いのでお楽しみに。, …という内容になっております。電池ひとつで手作り工作なのに、可愛らしい動きがとてもキュンとするので見ていても飽きない映像も必見ですよ。, Eテレの自由研究55(2019年8月12日)で放送された『歩くの歌』が『0655』のおはようソングの新曲として登場しました！, 第2、3週の金曜日はリクエストデーになっているので、違う曲が流れるようです。それでも3週に渡ってたっぷり流してくれるのは異例なので嬉しいですね！, 『歩くの歌』の歌詞とリズムがたまらなく可愛らしいんですよ。電池と三角定規や物差しで作ってるのに、自立して歩いて進むから衝撃！, 0655のおはようソングで流れる『歩くの歌』の作詞作曲やロボット製作は誰が作っているのでしょう？, こんな感じのもいずれ出ますよ（本番の映像はGH5で綺麗に撮ってます） https://t.co/ffMUxj9doO pic.twitter.com/zzSiOURBlW, 近藤研二さんは0655と2355ではお馴染みの曲を作っている方ですね！石川将也さんも多くの作品を撮っているので、今回のロボットは気合いが入っていたと思われます。, 今回の『歩くの歌』でほっこりする人がかなりいました。もちろん私もですが。その反応を集めてみました。, 昨日が私にとってちょっとした スタートの日だったので歩くの歌を聞いて不安が取り除かれたそうそう！自分の歩き方でいいよね！歩かなきゃ始まらなーい歩くの歌を作ってくれた方々、クセを消して歌ってくれたミッチー、そして可愛いロボット達…ありがとう！！#e0655, 0655 新曲の「歩くの歌」あ・る・く 歩く あ・る・く 歩く♪今回の新曲も、つい口ずさんじゃうかわいらしい歌(*^ω^*)♪, 可愛らしくてちょっとクセになる『歩くの歌』。タイミングが合う方は少し早起きしてEテレの0655をご覧になってみてください。, 聴いて見るだけで幸せな朝のひと時が迎えられますよ。新学期にピッタリな『歩くの歌』をどうぞお楽しみください！, 保護した兄妹猫との日常です。雑学や日頃から感じている疑問を猫とボソっと呟いています。, Eテレ【0655】のおはようソング『尾道の渡し船』がとても名曲なのでご紹介します。美しい尾道の映像とネバヤンのボーカル安部勇磨さんの癒しボイスで朝から再び眠気襲撃…。姉妹番組【2355】でも流れていますので安眠効果抜群ですよ！, 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