ロボットアームを３Ｄプリンタと切削加工機で自作する(ロボットアーム作成)(その１３)１８ｋｇサーボモータ電流波形
注文していたトルクが１８ｋｇと７．５ｋｇのサーボモータが届きました
寸法は注文したサイトに記載してあったが実際に見ると笑ってしまうぐらいに大きい！
最初にテストしていたトルク１ｋｇのサーボモータ約２０個分ぐらいで、トルク換算で考えると当たり前のサイズと言えば納得できる大きさなのだが、それにしても圧巻の大きさだ
んで、一番気になっていた電流測定したら思っていたより電流が少なくて安心する事が出来たが、ロボットアーム全体の消費電力は４０Ｗぐらいになってしまうので、プリント基板や電源用コネクタは全面見直しを行わなければいけない事が確定してしまった
だが、これで何とかなりそうなのでトルク確認してからロボットアームのデザインを再開しよう！
完成したら、アニメとか映画に出てくるロボットアームみたいにチェスと言いたいが筆者は出来ないのでオセロとか将棋の相手が出来る様になると嬉しいなぁ～
[サーボモータの制御と電流の測定写真]
(赤：ＰＷＭ波形 黄：電流値)
[サーボモータの写真]
(奥からトルク１８ｋｇ、トルク７．５ｋｇ、トルク１ｋｇ)
なお、ブログの内容を参照して実行した結果に責任は負いかねますので、ご了承下さい
ロボットアームを３Ｄプリンタと切削加工機で自作する(ロボットアーム作成)(その１２)サーボテスタ作成
前回サーボモータの電流モニターを作成して、注文したサーボモータは届きそうにないので、届くまでの間にサーボモータのトルク確認をする為の便利ツールを作成する事にした
まずは、サーボモータの動作角度をマニュアル操作が出来る様にする便利ツールでネットなどでも安価で売られているが、自作すれば２００円ぐらいで出来そうだったので、これを機会に挑戦してみる事にした
まずは、三角波を生成する為にLTSpice(思い出しの意味も込めて)を使用して回路とシュミレーションを行い抵抗などを決めて、ブレットボードで動作確認を行った
ほぼLTSpiceのシュミレーション通りになったが、若干ＰＷＭ周期がずれたので、回路上の抵抗値を１００ｋΩから９４ｋΩ(51k+33k+10k)に変更すると良い感じに１５ｍＳｅｃ周期のＰＷＭ出力が出来た
んで、サーボモータを接続したがガタガタと異音が．．．
原因を確認したところ、サーボモータへのＰＷＭ出力が４Ｖ以下の為に不安定動作しているようだったので、トランジスタ(2SC1815)を使用し５Ｖ出力にして再度接続すると良い感じに動いてくれた
これで、プログラムを変更したり位置指定などをしなくても簡単に確認が出来る様になった
また、ＰＷＭ出力を異常範囲で出力できるので異常時の挙動も確認できるのでテストも楽になりそうだ
後は、トルク確認のアームを作成すればテストが出来る
これで、山積み状態の一難ぐらいは減ってくれると良いのだけど．．．
[サーボモータ制御回路図(LTSpice)]
[サーボモータ制御波形のシュミレーション結果]
(画像をクリックすると拡大表示されます)
[サーボモータ制御写真]
なお、ブログの内容を参照して実行した結果に責任は負いかねますので、ご了承下さい
ロボットアームを３Ｄプリンタと切削加工機で自作する(ロボットアーム作成)(その１１)ブレッドボードで電流レベルメータ
ロボットアームの必要トルクからサーボモータの選定が出来たのでサーボモータを注文したが連休の為に時間が掛かるみたいなので、届くまでの間に便利ツールを作成する事にした
前回オシロスコープ用の電流プローブ(2016年03月16日のブログ)を作成したので、これにピークホールド回路とレベルメーターを追加して電流量が一目で分かると言う便利ツールだ
価格的にも安くて１０００円に満たずに作成できてしまうのが嬉しい
ピークホールドは、ＣＭＯＳオペアンプにＮＥ５５５を使用し、レベルメータは、ＬＭ３９１４ＮとＬＥＤアレイ(ＯＳＸ１０２０１)の３色タイプを使用した簡単な物だけど以外に使える事が分かった
電流電圧測定が簡単に出来る様になったので、後はトルクの表記と実際に持ち上げられる重さが一致するかをテスト出来ればデザインを再開できる！
ん～、取りあえず、取りあえずで作成してきたが結局は仕事の時と同じで一つ一つ確認しながらじゃないと上手くいかないんだなぁ～って思ってしまった．．．
やっぱり何事も急がば回れって事ですね
[サーボモータの電流レベル表示の写真]
なお、ブログの内容を参照して実行した結果に責任は負いかねますので、ご了承下さい
ロボットアームを３Ｄプリンタと切削加工機で自作する(ロボットアーム作成)(その１０)E-Sky500/SG92Rの制御電圧と電流の測定波形
サーボモータのトルク不足が判明したので、全体像から必要になるトルクを求めた結果、台座部分のアームを持ち上げるサーボモータは２０Ｋｇ近くのトルクが必要になる事が判明した
最初に簡単に考えていたせいか予想外に大きなサーボモータに焦ってネットで検索を始めた時にある事が頭をよぎって手が止まってしまった
電流はどうなるのだろうか？．．．
以前８個のサーボモータ(E-Sky500)を同時に作動させた時に１Ａでは足りずに２．５ＡのＡＣアダプタを使う事で安定動作したが、トルクが２０Ｋｇだと何ワットの電源が必要なのか全く分からないし、全体では３５Ｋｇ以上のトルクを必要とするロボットアームとなると市販のＡＣアダプタでは賄えそうにない
取りあえず、E-Sky500の電流値をテスターで測定したが正しく測定が出来ない
測定出来ない理由を考えた結果、電流がミリセカンド単位で変動しているのでは無いかと考えたが、オシロスコープの電流プローブを持っていないのでネットで価格を調べたら数万円！？．．．
んで、オシロスコープ用の電流プローブを自作し２種類のサーボモータの測定を行い下記の様になった
[サーボモータ(E-Sky500/SG92R)のPWM制御電圧とサーボモータ電流の測定波形]
(赤：ＰＷＭ波形 黄：電流値)
上記図には無いが、負荷をかかると瞬間的に掛かっている電流量が継続して必要になり、E-Sky500で400mA程度必要でSG92Rで500mA程度必要になるようだ
また、サーボモータの種類と移動範囲によっても電流量が変動する事も判明し、30度以上の変化時(無負荷)にE-Sky500は200mA程度必要でSG92Rで300mA程度必要でになるようだ
一つ安心したのが、トルクと電流量が比例して増える訳では無い事は分かったが、常に負荷が掛かっている部分は一定の電流が流れ発熱する可能性を考慮し放熱デザインを行う必要も出てきそうだ
ん～、一難去らずにまた一難って感じが当面続きそう．．．
[サーボモータの制御と電流の測定写真]
(ブレットボード上のセメント抵抗は電流確認様に使用した物で測定に関係はありません)
なお、ブログの内容を参照して実行した結果に責任は負いかねますので、ご了承下さい
ロボットアームを３Ｄプリンタと切削加工機で自作する(ロボットアーム作成)(その８)掴み部分完成！
ロボットアームの物を掴む部分の３Ｄプリントが完成し、ガシガシと良い感じで動いてくれている
が、作ってみないと分からないで進めてきたツケが回ってきてしまった．．．
持ち上がらない．．．今回作成した部分を取り付けると全くさっぱりビクとも持ち上がらない
うぅ～、完全なトルク不足！台座部分のサーボモータの選定からやり直しとなってしまった．．．
せめてもの救いは、機構自体は使えそうな事とデザイン時のノウハウが出来た事だ
まぁ、くよくよしても仕方ないので、安くてトルクのあるサーボモータの選定から始める事にしよう
[ロボットアーム：手の写真]
なお、ブログの内容を参照して実行した結果に責任は負いかねますので、ご了承下さい
ロボットアームを３Ｄプリンタと切削加工機で自作する(ロボットアーム作成)(その７)掴み部分３Ｄイメージ
ロボットアームの物を掴む部分のイメージデザインがやっと完成した！
すぐにデザイン出来るだろうと簡単に思っていたら、３Ｄプリンタで印刷する事を考慮すると思っていた以上に大変で作ってはやり直し、作ってはやり直しで３日もかかってしまった
苦労した理由は、垂直方向の穴あけが出来ない事と両面デザインを行うと精度が取れないせいだった
接着出来ないので部品を分割化しネジで挟み込む形で組み立ててゆく方式でデザインするしか無いので大変だが自分でプラ板やアルミ板を加工する事を考えると何十倍も楽なので文句は言えないなぁ～と思う
さて後は、手首のデザインで、いよいよロボットアームが出来る事になる
上手く動いてくれるかの不安はあるが、こればかりは作ってみないと分からないので深く考えないようにして、このまま作成して行こう！
[ロボットアーム：手の３Ｄイメージ図]
なお、ブログの内容を参照して実行した結果に責任は負いかねますので、ご了承下さい
