シリアルリンク 2足歩行ロボットの製作1 ー キックオフ ー

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先日はブラシレスモータ活用の習作として2足歩行ロボットを製作しました。

ブラシレスモータで2足歩行ロボット12 ー はじめての金属加工 ー

 

ブラシレスモータの応答性の良さと電流によるトルクセンシングによって物理に応答した生き生きとした動作が実現でき大変満足致しました。

しかし、1脚を3個のブラシレスモータで製作したため自由度が低く、平行リンク機構によって構造が複雑となり足の可動範囲にも制限がございました。

そこで習作で得た知見を元に高自由度の足を有する2足歩行ロボットの製作を開始することにしました。

シリアルリンク

ディズニーのBDXドロイドの足は各関節に5個のブラシレスモータアクチュエータが使用されておりシリアルリンク構造が採用されています。

 

ここではこのドロイドと同様に5軸のシリアルリンク機構の2足歩行ロボットの完成を目指します。

こんな感じで設計
使用部品は前回の習作ロボットと全く同じものの使用を想定しています。

味見

まずは2個のブラシレスモータを使用して足元の動作を確認してみました。

なかなかいい感じの動作です。
構造上 膝モータの移動範囲がかなり広くなり高速応答が要求されそうですが、機構自体はシンプルなので作りやすいです。

前作の平行リンク機構の足は複雑で大変でした。。。

部材調達

味見したところ非常に良い感触をえたので、製作を開始するべく部材を調達

    • ブラシレスモータ 5010 360KV 

 

    • CANモジュール VP230

 

 

    • BLDCコントローラ MKS ESP32 FOC V2.0

 

  • 磁気エンコーダ AS5600

組立て開始

部材がそろったのでロボットを組み立てます。
まずはロール軸なしの4軸で動作確認することとしました。

ちょっと足の間があきすぎてるかな??
動作みながらおいおい調整するかも。

股関節動作

股関節の機構はこんな感じで

 

動作もバッチリ

片足完成 (4DOF)

4自由の片足完成!

動画では中枢コントローラATOMとPS4コントローラをつないでジョイスティックで足を動かしてます。

 

構成は以下のとおり

前回のロボットでは足座標だけCAN通信で送って各モータドライバでIK演算してモータ駆動していたのですが、今回は今後の拡張性・汎用性を考慮して中枢コントローラ(ATOM  Matrix)でIK演算して各モータの角度をCAN送信するようにしました。
 
中枢コントローラの負荷が上がるので、今後ATOMの動作には注意が必要と感じています。

逆運動学

足首、膝、股関節ピッチ角は以下のように逆運動で算出

いつかきれいに清書します。

おわりに

ここではブラシレスモータを用いた高自由度の足を有する2足歩行ロボットの完成を目指しプロジェクトをキックオフしました。

ひとまず4自由度の足を1本製作できたので次回は2足を完成させて動作確認を実施いたします。

それではまた

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