しっぽロボットを作って癒されよう

Robotics

Results

こんな感じのもふもふを作ってみました．

Motivation

目的はQooboみたいな尻尾を作って癒されることです．

きっかけはGetNaviで公開されていた試作品で，これを見たときに「これなら作れそうだな」と(無謀にも)思って今回挑戦してみました．GetNavi の記事に乗っているどの試作品も，基本はワイヤを引っ張って尻尾を曲げる構造になっています．

また製品版を分解された方もいらっしゃり，投稿動画によると尻尾に圧縮バネが追加されています．

これらの情報を元に私なりの尻尾を開発していきます．なお，私は Qoobo を持っておらず実機も見たことがないので，大部分を想像で補って話しています．

Goals

大雑把に尻尾の設計目標として次の2つを立てます．
– 柔らかいこと(外力に対して柔軟に変形すること)．
– 動物のようにしなやかに曲がること(スプライン曲線のように滑らかな曲線を描くこと)．

柔らかいことは人が触るロボットでは必須の要件です．硬いと怪我をしたり，ロボット自身への負荷が大きくなります．あと，尻尾を撫でたときに硬いと全く癒されません．今回は製品版Qooboと同様に圧縮バネやゴム紐を用いて，構造的に柔らかくします．なお高価な力センサやトルクセンサを搭載したロボットの場合はアドミッタンス制御などを使って関節の柔らかさを表現します．バネを使わないのは位置精度が落ちたりモデル化が難しくなるからです．

しなやかに曲がることは生き物らしさを表現するために必要です．ロボットアームのようにカクカクの曲がり方をされたら興ざめです．

Qooboの構造はこの2つを満たしており，うまく設計されています．

Design

Qooboの製品版の構造を基に設計していきます．構造の特徴は以下の通りです．

  • 尻尾は ディスク|圧縮バネ|ディスク|… といったサンドイッチ構造を持つ．
  • 圧縮バネとディスクの中央をゴム紐が通り，尻尾全体に圧縮力を加える．対して圧縮バネは伸展力を発揮して，力が拮抗する．
  • 上記の圧縮力と伸展力の拮抗により，尻尾全体が適度な硬さと柔らかさを持つ．
  • 縦，横の各2本のワイヤーをそれぞれサーボモータについたプーリーで引っ張ることで屈曲する．

…で実際に製作したのがこちらです． CADも置いておきます．

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ここからの説明はCADを見ながらお読みください．

  • Pulley
    サーボホーンに取り付けてワイヤを引っ張るプーリーです．ワイヤはネジで押さえつけて固定します．

  • Tail Disk
    最初はディスクにタミヤのプーリー(中)を使っていましたが，途中からレーザーカッターで作成したものに切り替えました.理由はバネの脱落(脱臼)を防ぐための中心に出っ張りを大きくするためです．しかしながら, プーリーの中心の穴を広げてパイプを挿入しても要件を満たせた気がします．

  • Spring
    CAD では曲がった状態を表現できなかったためパイプでごまかしています．圧縮バネはホームセンターで買ったSR-2016というバネを使いました．実際に触った時の硬さで適当に選んでいます．

  • Servo Motor
    サーボモーターはとりあえずsg-90を使いました．単純にストックがあったので採用しました．バネの硬さや大きさによってより高トルクなものに変更する必要がありそうです．

  • Tail Root
    尻尾と胴体の間に入れているスペーサーです．後入れできるように切れ込みを入れています．また，毛皮を取り付けるために面ファスナーを接着しています．

  • Fur
    毛皮には東急ハンズで購入したフェイクファーテープを使用しました．単純に筒状にしてファスナーをつけました．付け根の部分に面ファスナーを接着して，お尻にくっつけています．

Future work

  • スイング範囲の拡大：毛皮をつけるとスイングが小さくなってしましました．モータを大型のものに交換してトルクを大きくしてみます．
  • 曲がり方の滑らかさの向上：バネとディスクの個数を増やしてみます．

Change Logs

Twitter に投稿していた途中経過です．

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