RPU-11のファームウェア

　エイチ・ピー・アイ・ジャパンのG-ROBOTSの公式ブログで、RPU-11からRPU-10への変更のファームウェアが公開されてから数日経ちますが、本日から使い方のブログが始まりましたね。

　ROBO-ONE委員会貸出提供品のセンサ仕様も、仮ですが公開されたし。そろそろ、CAD設計を終わりにして、こちらも入手せねば。

　この1週間くらいの間に、次々と新しいサービスロボットが発表されています。その中で、特に気になったのは、Impress WatchのRobot WatchのNICT、ヒューマノイドロボット「i-1」を開発の記事です。

　ほとんどの二足歩行ロボットのアクチュエータは、電動機（モーター）ですが、こちらは建設機械のように油圧を多用しています。空圧やモーターも一部併用していますが。ひざや足首のショックアブソーバーの使い方が、私の構想とまったく同じなのでびっくりしました。ラジコンカーのサスペンションで、同様な配置でやろうとしていたので。まあ、こういったサスペンションやアクチュエータの配置や肘やひざの二重関節や爪先可動など、私がやろうとしていることは、SFアニメーションやプラモデルやガレージキットで、10年以上も前から既出なので、他にやる人がいても不思議ではありません。

　なんで、こんなことを書くかというと、ROBO-ONEの第13回ROBO-ONE大会競技規則で、他の参加者のロボットと設計構想が酷似している場合は、その性能の違いを予選デモンストレーションにて明確にしなくてはならない。性能の違いが明確でない場合、デザインや独自性の要素で大幅な減点対象となりますということが、気になったからです。

　それを言ったら、今までの参加ロボットの設計機構は多少の違いはあれど、基本片足6軸構成の設計構想で、アクチュエータの配置とかはASIMOやSDR-3XやPINOやWABIANが大会開始以前の何年か前に既に発表しているものと同じで、独自のものなど皆無に等しいのに、何を言っているのだろうと思ったからです。

　もちろん、私はすべての参加ロボットが、それらの偉大な先駆者の単なるまね物だとは思ってません。似ていても千差万別で、それぞれセッティング（ロボットの場合はむしろティーチング）でさまざまな苦心をしているでしょうし。

　F1とかのカーレースの場合は、設計構想が同じだから減点とかありません。もちろん設計図を盗んでまねたとかなら、ありますが。限られた条件下のなかで優れたものを目指したら、似てくるのはあたりまえで、その中でいかにセッティングをどうするのかがレースです。ROBO-ONEも、そういう性質の競技だと思うんですが。

パルクール

　先日、やっとすべてのソフトのライセンスが提供されました。これで、下記のソフトがそろいました。

• オートデスクのInventor
• サイバネットシステムのMATLAB
• 日本ナショナルインスツルメンツのLabVIEW

　いやー、長かった。やればできたのですが、正式なアクティベーションが終わるまで、設計作業には入らないでいました。これで、まずはCAD設計に入れます。ずっと、手書きのテクニカルイラストレーションで、いろいろ構想を練ってましたが。

　まあその間に、金属・樹脂・複合材料について改めて調べたり、構造力学関連でトラス構造・ラーメン構造・木工の継手構造を調べたり、緩衝装置として自動車・バイク・ラジコンカーのサスペンションや運動靴の靴底を調べたり、近辺の大型ホームセンターの材料在庫確認や、インターネットでチタン製ねじの特注やいろいろな部材の調達は進めていますが。

　そして、着地方法についてですが、自己の経験でのいちばんの高所からの着地は、中学生のときに校舎の2階のベランダから、遊びで飛び降りたことがあるのですが、どんな風に着地したかまったく覚えてませんでした。（よい子は、まねしないでください）

　スキーとスノーボードなら、さらに高いところからの着地の経験がありますが、条件がいろいろ違いすぎて、参考になりません。足に、長いものを履けないし。

　柔道の前回り受身のようにして、前方回転してエネルギーを吸収して、着地衝撃をやわらげることを思いつきましたが、着地時に足裏以外の接触は不可なので、だめです。

　いろいろ調べているうちに、パルクールというエクストリームスポーツの着地法が、以前自分がやっていたのと同じ方法であることを思い出しました。手はつけませんが。 しかし、こういうのを見るのもやるのも好きですが、スキーもスノボもすっかりご無沙汰です。

　しかし、パルクールを見るかぎり、人間に近い形の関節構造で高所から安全着実に着地するには、両手を使うのは必要なので、条件付き（姿勢とか時間とか）で許可していただきたいものだか。

　まあ、やる前からできないでは、参加した意味がないし、人間に近くない形なら、可能かもしれない。まずは、いろいろ試してみよう。

埋込みナット

　落下衝撃に耐えるために、フレームのねじ穴強化で、埋込みナットを検討しました。

　さまざまな種類があり、本来は機械で母材に挿入するものですが、手作業でもできるものを探しました。

　まず、圧入式のものを考えました。重量は多少ありそうですが、強度がよさそうです。しかし、本来はプレス機で母材に挿入するものをハンマーで手打ちした場合は、精度的に問題があります。

　次に、コイル式（鋼線を密巻きスプリング状にした物）があります。こちらの方が軽量ですが、母材からはみ出しての使用は無理です。さらに、専用タップでのねじ穴加工後に専用治具で挿入して、工具引っかけ部（タング）を折り取る必要があります。これが以外に面倒で、熟練度のいる作業です。

　同様のもので、タングなしのものがありますが、サイズがM2.5からとなります。

　そして見つけたのが、廣杉精機のイリサートでした。

　イリサートもタップを使用しますが、専用でなく通常のものが使えます。タングは、ありません。重量・強度・作業性が、よさそうです。サイズも豊富です。今回、M2を使用しますが、下穴加工φ2.6（金属）か φ2.5 （樹脂）をして、M3 x P0.5タップでねじ山を切って、専用治具で挿入です。

　非常によさそうですが、2点ほど不明点があったので、ウェブから質問させていただきましたところ、早速回答をいただきました。

• 貫通穴への使用は可能ですか。

　問題ありません。貫通穴の方が、むしろタッピング作業がしやすいといえます。
　貫通穴であっても、イリサートはワーク表面で止まる構造になっています。コイル式のように、何処までも挿入してしまうということは、ありません。この為、コイルタイプは挿入治具に、ストッパー機構がついていますが。

• 圧入式埋込みナットのような、母材をはみ出した使用は可能ですか。

　ワークの板厚にもよりますが、イリサートがワークからはみ出して、そこへビスを挿入しても、問題はありません。
　但し、ワーク厚が薄い場合（例えば1mm以下）、イリサートの保持部分が少なくなりますので、強度面では問題が出る場合も考えられます。
　そこで、はみ出し部分を更に利用する場合は、下記の2つのやり方があります。

1. イリサートのはみ出した雄ネジにナットをかけワークを締め付ける。 これはかなりいい方法で、逆に強度が得られます。
2. はみ出し部分に圧力をかける。M2ですと所詮　M2ナット程度の耐圧力しかありません。

　これは、圧入式とコイルタイプのいいとこどりのような製品で、すばらしいです。それに、裏技まで教えていただいて、ありがたいことです。フレーム強化のため、採用することにしました。

物欲の秋

　物欲の秋です・・・・

　アルミニウム合金の手曲げをやりたくないけど、やらなくちゃかもということで、工具を物色。

• エンジニアの金属曲げ工具（ポケットベンダー）TV-40
• オリジナルマインドの折り曲げ機Bender Black 30
• ホーザンのK-130板金折り曲げ機　

　でも工具なら先に、リチウムイオン二次電池使用の小型コードレスドライバーが欲しいと思い、物色。

• 日立工機の3.6VコードレスドライバドリルDB 3DL / FDB 3DL
• ボッシュの3.6VバッテリードライバーIXO 2
• マキタの7.2V充電式ペンインパクトドライバTD020DS / TD020DSW
• 松下電器産業の3.6V充電ドリルドライバーEZ7410 / EZ7411
• リョービの3.6V充電式スクリュードライバBDX-1

　工具じゃないけど、RAW撮影できるデジカメが欲しいと物色。

• リコーのGR DIGITAL II
• キヤノンのPowerShot G9
• 松下電器産業のLUMIX DMC-FZ18-K / DMC-FZ18-S
• オリンパスのCAMEDIA SP-560UZ

　結局、小型コードレスドライバーは、電池切れお知らせランプとLEDライトと、クラッチ作動トルク21段切替のオートストップ機能で、EZ7410 を購入。RAW撮影できるデジカメは、候補の中で画素数と液晶モニターがもっとも大きい、PowerShot G9を購入。ついでに、バッファローコクヨサプライのデジタルカメラ用液晶保護フィルムBDGEH30Aと、サンディスクのUltra II SDHC 4GBを購入。

　肝心の工具は・・・・

i-SOBOTのサーボモーター

　Impress WatchのRobot Watchのタカラトミー「Omnibot 17μ i-SOBOT」分解・解析レポート を見ました。

　Omnibot 17μ i-SOBOTのサーボモーター、いいですね。上肢部に使いたいです。今の構想だと、足だけで16軸。さらに腰部3軸で、すでに19軸。上肢部をどうすべきか、思案中です。

フレーム

　構造部材と外装ですが、本田技研工業のASIMOのように、人間と同じ内骨格にして、マグネシウム合金や、CFRP（炭素繊維強化プラスチック）を贅沢に使いたいところですが、今回は予算と入手性の都合でなしです。それに、大きさ的に内骨格は無理なので、節足動物（昆虫類、甲殻類、クモ類、ムカデ類など）と同じ外骨格とします。

　そこで、サーボモーターを外骨格として利用して、サーボモーターとほかの部品のフレームにアルミニウム合金を使います。
　エイチ・ピー・アイ・ジャパンで年末発売予定で、G-ROBOTSの公式ブログにも掲載されてる、RS30x用各種アルミアームとプラケットを使う予定です。フレームに使う板金は基本的にこちらのみとします。

　対応できない部品は、A6063の平角棒・アングル（断面がL字型）・チャンネル（断面がコの字型）・パイプを切削して使います。A6063は、サッシ（窓枠）などの建材に多用されています。
　それでも対応できない部品のみ、A5052を切削と板金して使います。A5052は、広い用途で使われていて、ホビー用小型ロボットのフレームでも多用されています。

　なぜ、今回エイチ・ピー・アイ・ジャパン製以外の板金部品を多用しないかというと、自作での曲げ精度問題と手間、外部発注での加工費用を嫌ったためです。A6063は、建材として規模の大きいホームセンターやインターネットショッピングで、標準部品として比較的安価に簡単に手に入ります。A5052と比較して、強度はやや落ちますが、切削性と耐食性は逆に良好です。

電池・充電器・直流安定化電源

　さて電池・充電器・直流安定化電源ですが・・・

　電池・充電器は、双葉電子工業のRPU-10とエイチ・ピー・アイ・ジャパンのRPU-11用を使用するのが、もっとも有力です。

• リチウム・イオン・ポリマー電池PR-4S780P
  （電圧DC7.4V、容量780mAh、寸法約39×50×21.5mm、重量約60g）
• リチウム・イオン・ポリマー電池充電器LBC-3E5
  （電源AC100～240V 50/60Hz、出力DC12V 1.6A、重量約218gACアダプター含む）

　PR-4S780Pは、他の多くのLi-Poと違い、安全性を考慮した丈夫そうな筐体です。
　しかし総重量しだいでは、電池もさらに容量を犠牲にして、軽量化する必要がありそうです。
　でも軽量化して搭載時の保護のため材料の重量増を考えると、はじめから丈夫な筐体のPR-4S780Pが有利でしょうか。
　電圧DC7.4V、重量60g以下の電池は、

ハイテックマルチプレックスジャパン

　Li-BATT BX

• Li-BATT BX 2/1-350
  （容量350mAh、放電レート最大25C、放電電流最大9A、寸法33×61×7mm、重量25g）
• Li-BATT BX 2/1-480
  （容量480mAh、放電レート最大16C、放電電流最大8A、寸法33×61×7mm、重量26g）

FlightPower

• EVOLITE-0350 2S
  （容量350mAh、放電レート連続18C最大28C、放電電流連続6.3A最大9.8A、寸法22.6×58×9.6mm、重量20g）
• EVO30-0700 2S
  （容量700mAh、放電レート連続30C最大60C、放電電流連続21A最大42A、寸法35.4×79.8×10.7mm、重量50g）
• EVORX-0800 2S
  （容量800mAh、放電レート連続20C、放電電流連続16A、寸法37×74×10mm、重量50g）

THUNDER POWER RC

　ProLites

• TP350-2SJPL
  （容量350mAh、放電レート連続18C最大26C、放電電流連続6.3A最大9A、寸法33×55×7mm、重量22gJST付き）
• TP480-2SJPL
  （容量480mAh、放電レート連続15C最大22C、放電電流連続7.2A最大10.5A、寸法33×55×7mm、重量23gJST付き）
• TP730-2JPL/2SPL
  （容量730mAh、放電レート連続14C最大20C、放電電流連続10A最大15A、寸法33×55×9.5mm、重量34gJST付き/コネクターなし）
• TP910-2SJPL/2SPL
  （容量910mAh、放電レート連続16C最大24C、放電電流連続14.5A最大22A、寸法33×65×10mm、重量46gJST付き/コネクターなし）

　Receiver Packs

• TP900-2S2PR
  （容量900mAh、放電レート連続10C、放電電流連続9A最大12A、寸法33×55×14mm、重量45g）

HYPERION

　LITESTORM CL

• HP-LCL350-2S
  （容量350mAh、放電レート連続26C最大40C、放電電流連続9.1A、寸法34×60×7mm、重量25.6g）

　LITESTORM VZ

• HP-LVZ0700-2S
  （容量700mAh、放電レート連続30C最大50C、放電電流連続21A、寸法36×72×10mm、重量52g）

　LITESTORM VX

• HP-LVX0300-2S
  （容量300mAh、放電レート連続20C最大30C、放電電流連続6A、寸法23.5×51×10mm、重量20gコネクターなし）
• HP-LVX0400-2S
  （容量400mAh、放電レート連続20C最大30C、放電電流連続8A、寸法36.5×65×8mm、重量27gコネクターなし）
• HP-LVX0800-2S
  （容量800mAh、放電レート連続20C最大30C、放電電流連続16A、寸法36×65×10mm、重量47g）

　充電器は、純正の組み合わせを使わない場合、今後もっとセル数・容量の多い電池の使用や、Li-Poより安全で放電特性がすぐれると言われているリチウムフェライト電池（Li-Fe、A123 SYSTEMS社製、ShenZhen BAK Battery社製など）の使用を考慮した、バランサー内蔵充電器が欲しいところです。
　該当して現在日本で購入可能な充電器は、

ハイテックマルチプレックスジャパン

• MULTI Charger LN-3008 EQU
  （使用可能Li-Po 2～3セル、電源DC11～15V 3A以上、出力0.1～3.0A最大30W）
• MULTI Charger LN-6015 EQU
  （使用可能Li-Po 1～6セル、電源DC11～15V 5A以上、出力0.1～6.0A最大70W）
  

HYPERION

• EOS 0606i AC/DC
  （使用可能Li-Po 1～6セル、電源AC100～240V 50/60Hz DC11～15V 5A以上、出力0.1～6.0A最大50W）
• EOS 0610i NET 
  （使用可能Li-Po 1～6セル、電源DC11～28V 10A以上、出力0.1～10.0A最大250W）

schulze elektronik

• nextGeneration 6.30-5
  （使用可能Li-Po 1～12＋1～3セル、電源DC10～25V 16A以上、出力6＋3A最大150＋25W）

　そして、直流安定化電源ですが、AC入力できない充電器には絶対必要です。さらに、ロボット実機の動作確認の際に、電池による長時間連続稼働は不可能なため、必要になります。入力電圧AC100Vで出力電圧が可変のものは、個人で購入できる価格帯だと、アマチュア無線用のものがあります。

アルインコ

• DM-330MV
  （出力電圧DC5～15V、出力電流連続30A、寸法175×67×165mm、重量約2kg）

第一電波工業

　スイッチングモード直流安定化電源

• DSP1000
  （出力電圧DC3～15V、出力電流連続10A、寸法210×80×185mm突起物除く、重量1.77Kg）
• DSP2000
  （出力電圧DC3～15V、出力電流連続20A、寸法210×80×185mm突起物除く、重量2.02Kg）
• DSP3500
  （出力電圧DC3～15V、出力電流連続35A、寸法210×80×265mm突起物除く、重量2.90Kg）

トルクウエイトレシオ

　トルクウエイトレシオは、重量を回転力（トルク）で割った数値です。
　つまりトルクが負担する重さのことで、この数値が小さいほど性能がいいといえます。出力特性のうちのひとつで、指針となります。

　今回は、小型アクチュエータ比較のため、重量g÷回転力kg･cmで求めています。
　下記は、浅草ギ研の超小型電磁石サーボAA-PT01と、小型ステッピングモーターAA-STM15。双葉電子工業の超小型マイクロサーボ2個と、発売済みのロボット用サーボ5個です。
　
浅草ギ研

　超小型電磁石サーボ

• AA-PT01     1.0g（トルク未測定のため不明）

　小型ステッピングモーター

• AA-STM15 14.0g÷ 0.0394kg•cm＝355.3

双葉電子工業

　超小型マイクロサーボ

• S3110   7.7g÷ 1.6kg•cm＝4.8
• S3110M 7.4g÷ 1.6kg•cm＝4.6

　ロボット用サーボ

• RS301CR 28.0g÷ 7.1kg•cm＝3.9
• RS302CD 21.0g÷ 5.0kg•cm＝4.2
• RS401CR 67.0g÷16.8kg•cm＝4.0
• RS401CD 54.0g÷10.2kg•cm＝5.3
• RS601CR 93.0g÷21.0kg•cm＝4.4

　やっぱり、RS301CRすごいです。でも、現在の構想だとまだ重量オーバーなので、RS301CDや他の小型サーボも使用しなくてはいけないかもしれません。双葉電子工業の超小型マイクロサーボもなかなかいいです。浅草ギ研の小型アクチュエータも、トルクを考慮しない使い方ならありですね。

リモコン

　さてリモコンですが、下記の3つのパターンで検討中です。

1. 双葉電子工業のRPU-10とエイチ・ピー・アイ・ジャパンのRPU-11の、専用コントローラーRRC-T11と、専用受信機RRC-R11の無線接続をする。
2. ベストテクニロジーのBTX025 ZIG-100BZigBeeモジュールと、BTX026 ZIG-100B用RS232C変換器と、BTE061C USBシリアル変換ケーブルと、タブレットPCの無線接続をする。
3. 双葉電子工業のRSC-U485と、タブレットPCの有線接続をする。

　姿勢制御のやりかた、総重量次第で、まだ未定です。

RPU-10 / RPU-11専用2軸ジャイロ

　先日、双葉電子工業に、RPU-10 / RPU-11専用2軸ジャイロについて、詳細・発売予定を問い合わせて、本日回答をいただきました。こちらもさすがROBO-ONE関連企業、反応が速いです。

1.ロボット用プロセッシングユニットRPU-10専用2軸ジャイロを複数個同時接続してのジャイロ制御は可能か

　RPU-10用のジャイロはアナログ信号がでるようになっていますので、信号を受ける側（弊社製品ならRPU-10）が複数個のジャイロ入力ポートを持っていれば、技術的には　可能なことになります。
　ですが、RPU-10自体に接続コネクターが2軸ジャイロ1個分のコネクターしか用してありませんので、RPU-10と接続して使用する場合は、ジャイロは1個（2軸）しか使用できません。

2.RPU-10専用2軸ジャイロは、RPU-10に何個まで同時接続が可能か

　上記の通り、1個までです。

3.RPU-10専用2軸ジャイロの価格と発売時期

　まだ予定が発表できない段階です。
　申し訳ございませんがもう少しお待ちください。

　うーんこれは、ATMELのAtmega128でしたね。マイコンボードにあいてる入出力ポートは、もうないのでしょうか。

　さらに、ROBO-ONE事務局へも、ジャイロセンサについての質問をしたのですが、すぐに回答がきました。

　現在簡単に個人入手できるものは、1軸か2軸となっています。宇宙を想定しての3軸使用だと思いますが、今回は1軸か2軸でもよろしのでしょうか。

　個人にて入手されるセンサーに関しましては、LabVIEWと通信可能なインターフェイスが備わっていれば、1軸・2軸であろうとかまいません。個人入手の際は、LabVIEWとの通信が可能なインターフェイスを確認の上、センサをお選びください。

　うーん、RPU-10 / RPU-11だけでいけそうな気がしてきました、でも、LabVIEWと事務局のセンサを見てからでしょうか。