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関節可動範囲の考え方

平坦な場所を歩く場合、各関節はそれほど大きく動かす必要は無いと考えました。 そこで、関節駆動トルクと位置決めの分解能を優先して、足首の関節（４番関節） 以外はリンクで駆動しています。 サーボから関節に接続するリンクはＲＣヘリコプター用の物と使用しています

関節の駆動方式

２Ｌ１に引き続き工作の簡単さを最重要視してリンクを介して関節を駆動してます。 その他の利点としては、サーボホーンのどの穴から接続するかによって、 関節の可動範囲、位置決め分解能及びトルクを調節できると言うものもあります。

気になる欠点としては、調整が比較的面倒であること、ＲＣサーボの軸トルクがリンクの 角度によっていつも同じように駆動対象の関節のトルクにならないことおよび、 逆運動学計算サブルーチンのステップ数が増えるなどがあります。

参考：比較検討した駆動方法にはＲＣサーボを直に関節に取り付けて駆動する方法、歯付ベルト とプーリを使う方法、そしてプーリとステンレスワイヤーを使用する方法等がありました。

大きさと重心

全体を軽く小振りに作るほど剛性を高めやすく、各関節に必要なトルクも 減りますので、標準サイズのＲＣサーボを片脚あたり１２個取付けた状態で なるべく小さくなるように考えました。
ロボットを倒立振り子として見た場合、重心が高いほど振動の周期が低くなり 制御のサイクルに余裕が出ますが、２Ｌ２の場合は「ゆっくり歩く」つもりなので 特に重心を高くする工夫はしていません。 ただ、あまり重心を下げると重心移動の時に上体を動かす動きが大きくなり、 各関節に要求される可動範囲の制限にかかってきますので、 大体腰の辺りに重心が来る様にしています。

重量配分

文献をあたってみると、全身にアクチュエーターが分布していて脚を動かしたときの 反動を無視できないタイプと、鳥のように重量物が脚の上に集中していて脚の反動を 無視できるタイプがありました。 計算の簡単さよりも、機構的な作り易さを重視して前者の方を採用しました。

それでも２Ｌ１の時は簡単に出来る範囲では、「可動部分の慣性モーメントは低い方が良い」 と言う考えから１番サーボを腰側につけていましたが、２Ｌ２では小型化と剛性アップ を優先し１番サーボを脚側につけました。

ひとこと

各関節から関節までのエレメントの剛性は高いのですが全体としては非常に剛性が低いです。 電源オフの時に手で持つと「糸の切れた操り人形」の様です。そんなわけで、 作っているときは「こんなので平気なのだろうか？」と心配でしたが、いろいろと調べてみると ２足歩行ロボットとは概してこういう物のようです。

ひとこと

試す意味でいろいろな機種を使っていますが、「簡単に歩かせる」ことを 考えた場合、トルク10kg･cm前後のデジタルサーボ１機種に統一し、 身長40cm以下、全備重量2kg以下にまとめるのが楽だと思います。

体の構造は主に１mm厚のプラ板ですが、プラ板製の軸受け周りは 板を２枚重ねて2mm厚とし、田宮の「楽しい工作」の3mmシャフトを 3mmのキリで開けた穴に通しています。
この構造で高速回転する軸受けを作ると「あっ」と言う間に ガタが来てしまいますが、1回数十秒ほどのテストを散発的に行うだけですし、 回転数は25rpm相当と非常に遅いので、データを取り終わるまでもつだろうと 予想しています。

サーボのマウント方法

下の写真の様な金具を１０Ｘ１０Ｘ１のアングルから作りました。 ＲＣサーボは（自分にとって）高価なものなので、他のロボットと共有しながら永く使うもの という位置付けで、改造はせずにきれいに取外せる様に、転倒した時なども なるべく壊れない様にという方針で取付けています。