MindStorms ROBOTICS Invention System

　 1998/12/27、念願の MindStorms基本セット ROBOTICS Invention System をゲットしました。ふふふふ。
　詳細については、他のページ（ MindStorms情報局 ）に譲るとして、早い話が、LEGO です。ブロックです。
やまざき がまだ小さいころ、まだ電子機器に出会う以前は、もっぱらダイアブロックでしたが、 今日やまざきがプログラマでいられるのも この「ブロック遊び」による創作意欲の刺激があったからだと、勝手に思い込んでいるのでした。
　やはり、「プログラマ」と「ブロック遊び」には、何らかの接点があるのではと「考察中」です。（大袈裟^^;）
　そんなこんなで、また、新たな出会いが…、うれしいです。はい。

　そんなわけで、遊ぶぞぉ！！と、早速作ってみたので、お披露目です。かなりカッコ悪いですが。まぁ、最初の作品ということで許して下さい。(^^;;

■ 約２ヶ月の沈黙を破って「あの！」足踏みＲＯＢＯが帰ってきました。(^^; 造った本人も、「これを超えるモノは不可能では…」と思うほど「スゴイ」モノが出来てしまいました。
　今回の目標というか前回のプロト３の教訓として「足が２脚に見えない」というのと、 スタイルが今一つ「人型から遠い」というのがありまして、そのあたりを変えてみようと考え抜いた挙げ句、 出てきた結論が「足首」でした。 「足首を傾けることで体全体の重心を移動する」これが今回プロト４の課題でした。
　もう一つの課題が「ソフトを使って前進と後退を実現する」と言うのもあったのですが、 こっちは散々苦労した挙げ句、挫折し、結局今までと同じハードのみの機体となってしまいました。残念。(^^;
　今回一番苦労した所は、やはり足の踏み代えの所でして、当初の予定では「足首の傾きのみで左右に移動出来るのでは？」と 漠然と考えていたのですが、甘かったです。だめでした。で、足の動きだけの重心の移動はあきらめて、少しだけ重心を左右に振ることにしました。 この時思い付いたのが、Jinさんの２足ＲＯＢＯの方法（シーソータイプ）を採用する事でした。 今回の重心の移動は、いままでのモノとはちがい、足首から上の体全体で行われるので、そのきっかけさえうまくつかめば 大きな重心移動は必要がないことと、重心移動時の速度（「勢い」というか、Start&Stop）が優れているという点で 「これしかない」という確信を持ち採用しました。予想通り、この方法はとてもうまく機能しています。（少し不安定ですが…^^;）下の連続写真をよーく見るとわかると思いますが、手で頭を押し上げで傾けています。
　次に苦労した所は、可動部分が多いので「十時のシャフトが全然足りない」という事です。（相変わらず RIS 基本セットのみで組んでいるので…） あれこれ工夫はしているのですが、どうしても足りなくて、仕方なくグレイのコネクタや、黒のコネクタを使っています。 （黒のコネクタを可動部分に使うのはあまり良くないことなのですが…^^;）しかし、黒の十時シャフトを沢山使っているので、可動個所が多い割に安定（しっかり）しています。
　あ、あと、今回はじめてウォームギアを使いました。（今まで使ったこと無かったのです^^;） 以前見せていただいた、Jin さんのＲＯＢＯの影響も多少あると思います(^^;。これにより、ボディをとってもコンパクトに造る事ができました。
足の動きもプロト３から少し変えまして、上下より前後に大きく踏み出すように調整しました。また、両足の間を大きく放すことにも成功しました。（個人的には、これが一番凄いことだと思っています。） これは「重心を足首で変える方法」の効果が発揮されているためと思います。
　これらの項目により、プロト３よりスマートな形になり、全体的に、より「人型」に近いＲＯＢＯになりました。 いやぁ、よかったよかった。(^^


■ 動きは？ということで連続写真を載せます。

　重心移動時の不安定さを除けば、プロト３より良くなったと思っています。ちゃんとかかとから踏み込んでいるし…。足も長くなって、よりスマートになっているし…。 今回は足の裏（接地するところ）の形も苦労しました。四角ではないのです。四角だとうまく重心の移動ができなくて、若干、丸めてあります。（写真ではわからないかも…）
　今回の挫折したソフトの事を少し書きます。
　今回、目標としていた「ソフトによる制御」ですが、どうしてもうまく行きませんでした。 モーターを２つ使い、足と体重移動（手）を別に制御することで、前進と後退を実現しようと試みたのですが、 モーターの回転速度に差があるためか、どうしてもズレてしまうのです。 最初は良いのですが、だんだんズレが大きくなり、最終的には歩かなくなってしまうのです。 センサーを幾つか取り付けて、ズレの修正を試みたのですが、どうも、うまくソフトが作れなくて、 結局挫折してしまいました。（おまえ、ほんとにプログラマなのか？＞やまざき^^;）
　長い間（１ヶ月くらい）ソフトの開発で悩んでいたのですが、「えーい、ハードにしてしまえ！」と開き直ったら、３０分で完成してしまいました。なんともあっけない完成でした。(^^; 次の機会までには、なんとかソフト関連の技術を身につけて制御できるようになりたいと思います。
　そんなこんなで、今回も是非「動画」で動く姿を見て下さい。
正面からＡＶＩ 10秒（463KB）
斜め前からＡＶＩ 10秒（521KB）

■ 多くの方のご要望にお答えし…、プロト３の組立図を作りました。ふぅ。結構疲れた。(^^;
　簡単なモノですが、なんと４７枚もの写真がありますので、気合を入れてご覧ください。RIS を手に入れた方、基本セットのみ＆プログラミング無しで作れますので、一度作ってみてはいかがでしょうか？。 歩く姿はなかなかのものです。(^^;
組立図を見る

■ 「重心の移動」を目標に作ってきた「足踏みROBO」シリーズ？も、とうとう完成と言ってもよい状態にまでなりました。うー、思い起こせば、長く辛い（楽しい）日々だった。(^^;
　まず、プロト２の教訓を生かして、足の剛性を向上させるべく、グレイの可動コネクタは使わずに、 足の可動部分はすべて十時の黒いシャフトに変更しました。 さらに、どうしても可動コネクタを使わなければならない、ギアとの接続個所をプロト２では本体の外にあった所を プロト３では本体中央の腹の中に移動しました。 これらの改良により、上部の本体の傾きが安定するようになり重心の移動がより確実に行えるようになりました。 プロト２では、足の剛性が弱かったため、ボディが大きく傾き、重心の移動幅より傾きが勝ってしまい、結局確実に足を上げることはできませんでした。
　次に、重心移動のスライド機構ですが、より確実に重心の移動を行うために、プロト２よりスライド幅を増やすこと試みました。 その結果、どうしても黒のシャフトでは長さ的に移動距離が稼げない状態となってしまい、シャフトを使うことをあきらめて プロト１で採用していた「レールの上をただ滑らせるだけ」という、単純なモノに変更しました。 これにより、倒れると上部が転げ落ちるデメリットが増えました(^^;が、重心の移動幅をプロト２よりさらに大きく取ることができ、 より確実に重心を移動することができるるうになりました。
　その結果、ちゃんと片足を地面から放して、前に移動するという、個人的には「ほぼ完璧」と言ってもよい２足歩行ができるようになりました。いやぁ、よかったよかった。(^^


■ プロト３では「見た目」の改善も行いました。今のところ ROBOTICS のパーツしか無いため、どうしても黒いパーツが多くなり、 「写真に撮っても細部が良く分からない」という問題があり、なるべく色のついたパーツ（とっても少ない^^;）を使いました。 また、プロト２よりもかなりシェイプアップして、重さ的に余裕ができてきたので、「腕」などの飾りを付けてみました。
　プログラミング的には相変わらず(--;「無し（デフォルトのPrg-1［モーターを回すだけ］を使う）」です。 少し凝ったことをしてみたかったのですが、実は、後退すらできないのです。(--; その理由は、理論的には、重心の移動と足の踏み出しの荷重のタイミングは同じになり、 片足が完全に伸びている時に重心が一番端になるようにするのが理想なのですが、 その理論の通りに作ると静止状態は完璧ですが、移動させると荷重のタイミングが遅いのです。 早めに荷重をはじめないと重心の移動が間に合わなくて、うまく歩けないのです。（想像し難いとは思いますが…） よって、早めに重心の移動をするため、クランクの位置が前より（早め）に設置してあるのです。これは、後退時には 逆に回りますので重心の移動が遅くなってしまうのです。(--; ここは、なんとかしたいのですが、今のところ良いアイデアは浮んできません。 １モータでは無理のような気もします。２モータにすれば良さそうですが、タイミングの取り方が難しそうで…。(^^; 次は、このあたりが課題になるのでしょうか…。


■ 動きは？ということで、正面からと、真横からの写真を載せます。

　今回の出来はプロト２よりも数段良くなっていますが、ギア比を上げた（下げた？）ため、ゆっくり動作するようになってしまいました。 ギアの配置は、メチャメチャ苦労しまして（足の付け根を中央に配置するため）何度も作り直しました。(^^; （チェーンのパーツがあればなぁ…。） で、どうしても、これ以上比率を下げる（上げる？）事が出来なかったのです。 とは言っても、良い動きをしていますので是非「動画」で動く姿を見て下さい。^^; 正面からＡＶＩ 7秒（383KB）
斜め前からＡＶＩ 5秒（258KB）

■ 設計／開発の段階から「見た目」を重視して作ったので、見栄えは数段良くなってスマートになり、ちゃんと左右対称になっています。（プロト１がひどすぎるとも言う^^;） 黒い固まりのある方角が前なので、写真は「右前方」からと「左後方」からの写しています。相変わらず、どっちが前なのかわかりにくいですね。（黒い固まりが前と言うのもあじけないなぁ） で、今回の足はプロト１よりは良く分かると思います。下の緑色の部分が足底です。鳥とか、ロボコップ１の敵側のロボのような（どんな足？）体の後ろから前に出てくるタイプの足です。

　プロト１同様、特徴は「重心の移動」です。一番質量の大きいＲＣＸ（上の黄色いところ）が左右にスライドして、重心を変えます。 今回のプロト２では、プロト１のスライド（ただ上に乗って滑っているだけ）とは大きく違います。ちゃんと、４点で十時の黒いシャフト？を支えるという高機能なスライドになっています。 さらに、プロト１ではモータやギアの位置が外に出ていて、非常にカッコ悪いですが、このプロト２ではしっかり体の中心に組み込まれています。（ギアやモータは、外からほとんど見えないです。うーん、すばらしい。^^;）

　プログラミング的には相変わらず「無し（デフォルトのPrg-1［モーターを回すだけ］を使う）」ですが、外見や動作はプロト１に比べて、よりロボットらしくなりました。
で、今回の改良のすばらしいところは、ちゃんと前に足を踏み出すところです。すでに、足踏みを卒業しています。 １歩辺り約１ｃｍほど前進しますので、しっかり歩いているという実感があります。


■ 動きは？ということで、正面からの写真を乗せます。

　しかし、今回の出来は、自分で言うのもなんですが「すばらしい」です。是非「動画」で動く姿を見ていただきたいです。ここまでの動きは創ろうと思ってもなかなか出来るものではないと思います。（ほんとうか？^^;） ＡＶＩ10秒（429KB）
で、実は、今回の欠点は足なんです。足が弱いのです。(--;
片方の足と胴の接合個所がたった２個所の可動パーツ（１つはギア）で支えようとしているので、 片足に荷重しようとしても（右の写真を見ればわかると思いますが）体が大きく傾いてしまうのです。よって、完全に足が上がらず、軽く引きずるような形になってしまっています。
　次のプロト３では、この辺りの足回りの剛性を強化したいと思います。

　今回作っていて、思ったことは、MindStorms は実に良く出来たおもちゃだということです。とりあえず、基本セットのみだけでここまでのモノが作れてしまうのですから。 もし、すべてしようとしたらここまで出来るかどうか、いや、できないでしょう。（少なくとも私にはできないように思える。）
いやぁ、楽しいおもちゃを作ってくれた LEGO の人たちに感謝しつつ、さて、プロト３号機は、どうなるかなぁ。（なんか、もうプロトタイプとは呼べないほどのできになっているし）どうなることやら。

■ うーん、控え目に見ても、ロボットには見えないなぁ。 一応、お約束の「目玉」を付けて「こっちが前！」と、主張しないと、どっちが前なのかさえわかりませんね。 下の、黒い部分が足です。２足あるのですが、接近しているし、デカイので、全然理解できませんね。もっとカラフルなパーツを使うべきだったか…

　手始めに「足踏み」を目標に作りました。一番の特徴は「重心の移動」でして、一番質量の大きいＲＣＸ（上の黄色いところ）が 左右にスライドして、重心を変えます。と、同時に、足を上げて足踏みをするという仕掛けです。
モーターも１つ、プログラミングも無し（デフォルトのPrg-1［モーターを回すだけ］を使う）という、プロトタイプらしい出来になっています。(^^;

　あと、注目は、足の後ろに付いている「反重力素子ダミュソス（ただのタイヤ^^;）」を用いた特殊機能です。 これがあるため、足踏みしかしない ROBO のはずが、な、なんと！前進するではないですか！！（３mm／１歩 程度^^;）。す、すばらしい…。（ぉぃぉぃ）

■ 動きは？というと、荷重を左右に移動し、交互に足を上げているという。（動画でないのが残念ですが。）よーく見ると、足が５mmほど上がっています。(^^;

　左右とも黒いものが下にくっついて見えますが、それは足の後ろに付いている「反重力素子ダミュソス（まだ言うか！！）」です。
両足の中央をよく見ると上がっているのが分かると思います。

　しかし、今回作っていて、思ったことは、可動部分が多すぎて、可動するコネクタ？ の数が足りなくて困りました。 可動部分を減らすか？、他のパーツを流用するか？でかなり苦労しました。足だけで、２０個の可動コネクタを使っていますからねぇ、多すぎ(^^;
　ま、拡張セットを開封すれば、多少は解決するでしょうが、今は基本セットで、どこまで組めるか挑戦中ということで…。

　重心の移動をちゃんとやれば「足踏み」は出来る ということが確認出来ましたので、このプロト機の目標は達成できたと思います。 さて、プロト２号機は、どうなるか、お楽しみに。（もう少しカッコよくしたいなぁ。）

last update 2003/02/06
since 1998/12/31