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2007年4月30日 (月)

0012 メイドロイド™の、腕の力と速度のテスト

 今回のメイドロイド™は、アクチュエーターとして近藤科学のKRS-4014HVというサーボモーターを主に使用しております。
 これは、小さなサイズにも関わらず起動トルクが40.8kg・cmもあるとても強力なもので、しかも、PWM制御とシリアル接続のコマンド式の両方で使える大変便利なサーボモーターでございます。
 このクラスのサーボモーターがなければ、等身大のメイドロイドの制作はとてもとても大変な作業になるでしょう。
 もっと大きなサーボモーターを使用する方法もございますが、それでは関節部がとても大きく膨らんでしまいますし、胴体に内蔵してリンケージで腕や足に動力を伝達する方法にしますと、構造が複雑になってしまいます。
 もちろん重量も重くなりますし、教示機能など最新のロボット用技術を搭載した大型サーボはまだ存在しませんので、機能が制限されてしまいます。
 今の時点では、小型軽量でトルクの大きなKRS-4014HVは、小規模ファクトリーで大型ロボットを開発するには、大変便利なサーボモーターでございます。

 では、起動トルクが40.8kg・cmあれば足りるかと言うと、そういうわけではございません。
 実際の人間の筋力はもっともっと大きく、同等の作業を行うには、このサーボモーター一つでは到底足りません。
 現段階では、等身大サイズのロボットを動かす最低限のトルクを得られるにとどまっております。

 今現在、肘関節―手首関節間の長さを20cmに設定しております。
 起動トルクが40.8kg・cmと言う事は、手首の部分で約2kgwの起動力になります。
 実用負荷はその更に何割かまで下がります。
 どの程度の力が出せるか、実際に負荷をかけて様子を見る事にします。

メイドロイド腕のテスト20070430_00
「maidroid01.wmv」ムービーを再生

 500mlのペットボトル2本を手首のフレームに結び、持ち上げてみました。
 電圧9Vですと、なんとかぎりぎりと言う感じでしょうか。
 短時間持ち上げるだけならば、電圧を規格限界の12Vまで上げれば、もう少し余裕が出るでしょう。
 ツインモーターにしてトルクを稼ぎ、負荷を減らす方法もございますが、それではサーボモーターが筐体に治まりきらず、腕から飛び出すバルジが大きくなりすぎてしまいますので、今回は見送ろうかと思います。

 速い動作のプログラムも試してみました。
 元々がロボットバトルにも使用されるサーボーモーターですので、速度的には充分過ぎる速さがあります。
 KRS-4014HVは動作角が270度もありますので、120度回転すれば充分な肘関節に関しましては、約2倍の減速機を用いてトルクを倍の80kg・cmとして使う事もできるでしょう。

 まずは、動作が可能な事が確認できました。
 当面はシンプルな形で完成させたいと思いますので、トルクの倍増は後々の課題としようと思います。

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