2足歩行ロボットの研究?作成

研究グループ名	2足歩行ロボット研究グループ
所属	システム工学部光メカトロニクス学科3回生
構成員名	笹倉　和行
	柴崎　一成
	前田　和彦
指導教員名	三輪　昌史

研究の目的?背景

昨今ますます発達する２足歩行ロボットを自分たちで作り、設計、マイコン、センシング、制御について学ぶ

研究方法

ハードウェア面

インターネットサイト「吉野のロボット」を参考に作成するロボットを設計した。
本体の材質には、軽さとある程度の強度、高い精度をもたせるためにアクリル板を使用し、レーザーカッターで切りだして部品を作製した。
レーザーカッターで切り出した各部品はアクリル接着剤で重合接着し部品を組み立てた。
また、市販のサーボホーンでは長さが足りないため、アクリル板(厚さ5ミリ)からレーザーカッターで削り出した。
真ちゅう線（直径3ミリ）を切り、両端をダイスでねじを切り関節のシャフトを作成する。
部品、シャフト、12個のサーボモータ、その他（ビス、ねじロッドなど）を組み合わせて本体を組み上げる。

ソフトウェア面

開発環境

PC(Windows 2000)
AKI-H8/3048F(日立製作所)
秋月製Cコンパイラ、リンカ、アセンブラ

二足歩行ロボットのアクチュエータを制御するために、マイコンを利用することにした。使用マイコンは、

タイマが5つ使える
A/D、D/Aコンバータが使える
C言語でプログラムが書ける
比較的、安価である

などの利点より、日立製作所のAKI-H8/3048Fマイコンとした。
ロボットのアクチュエータには双葉電子工業のRCサーボモータを利用した。RCサーボモータの制御にはPWM波を出力する必要がある。しかし、制御するRCサーボモータは全部で12個（片足に6つずつ）あり、AKI-H8/3048FマイコンのPWM出力機能では同時に5つしかPWM出力ができない。
そこでプログラムの方でPWM波を12個出力するように作製した。タイマ割り込みを利用することによって、1つのタイマで同時に6つのRCサーボを制御することができる。これにより、今まで1つのタイマで1つのPWM波しか出力できなかったものが、2つのタイマで12個のPWM波を出力できるようになった。
アクチュエータの制御は、現状ではセンサ等を搭載していないため、シーケンス制御で行った。

結果

作製途中の歩行プログラムによっては、予想外の動き(急に脱力など)をすることがあった。
最終的には、ゆっくりとだが脚を完全に浮かせて歩くことが出来た。

考察

脱力やサーボを少しずつゆっくり動かすことが出来ないのは、
サーボモータのトルク不足のようだ。
より出力の高い製品を使うか、ギヤなどで減速してトルクを上げれば
解決できると思われる。
やはりリンク式では稼動範囲が狭すぎる、ある一定の歩き方しか出来ない、
障害物を超えるために通常より大きく足を上げることなどを出来るように
しなければならない。
各種センサ(ジャイロ、加速度センサなど)を搭載し、動歩行を実現したい。
歩行プログラムを容易にするためにPC～マイコン間のリアルタイム通信用ソフトの開発する。
将来、動歩行にするためにセンサからの情報を解析するソフトを開発する。