ヒューマノイド型ロボットＰｅｎ４

辿ってゆくとこのロボットが完成するという企画の 「６０日でできる！二足歩行ロボット自作入門」 という本の 作例として製作したロボットです。制作費が比較的安いこと、工作に特殊な道具が要らないこと、 材料が手に入りやすいこと、プログラムが組みやすいことなど「同じものが作れる」という点に 特に注意を払って設計しました。

１３自由度のロボットで、自由度の割り振りは脚：２×２、腕：３×２、腰：２、首１ となっています。逆運動学計算を適用したプログラムが作りやすいように平面内で計算が 出来る２自由度の脚としました。腕はモーションエディタを使ってモーションを作る時に 表情が出せて面白いように自由度３としました。

センサは自律移動と運動制御が試せるように、数は少ないですが外界センサと内界センサを それぞれ装備しています。

「どんな感じで動くのか？」が分かるようなムービーを並べてみました。 本の記事で作ったソフトウェア＆モーションデータで動いています。


	前進（高速） 歩行の周期を短めに設定して早く歩いています。
	前進（低速） 歩行の周期を長めに設定してゆっくり歩いています。
	起き上がり 立った状態からうつぶせになり、また立ち上がります。
	パンチ 旋回のモーションを混ぜながら勢いを付けて左手でパンチします。
	自律モード 頭に付いている距離センサでペットボトルを探し、近づいた後パンチで倒します。 ＰＣから独立した状態で動いています。

例えばネジや電線など細かい部品もありますが、主な部品といえばここに紹介するような 物です。
イメージをクリックすると大きな写真が見られます。

マイコンキット ＲＣサーボなどを制御します。	ＲＣサーボ 関節を動かします。	Ni-MH 電池 動力源です。	ジャイロ 歩行の安定化のために載せます。
加速度センサ 姿勢の判断に利用します。	距離センサ 自律移動の時に周囲を探ります。	プラ板 フレームの構造材料です。	プラ棒 フレーム接着部の補強に使います。

プラ板などの素材や、電子部品から製作した部品です。ここまで作るのが結構大変です。

足 軸受けは強度を出すため アルミアングルを使いました。	脛と腿（表側）	脛と腿（裏側）	膝のＲＣサーボ ＲＣサーボは両面テープで 貼り合わせてあります。
腰（表） センサや基板を入れられる スペースがあります。	腰（裏） 関節はアルミ製です。	胸（表） 中にマイコンボードを 収めます。	胸（裏）
腰ＲＣサーボ 軸が直交するように 貼りあわせてあります。	上腕	前腕	肩のＲＣサーボ
マイコンボード（表）	マイコンボード（裏） 配線はほとんど表側に あります	Ｉ／Ｏボード（表） マイコンを外した状態です。

組立の途中で、ある程度形になったときに撮影したスナップ写真です。

腕	頭 首を動かすＲＣサーボと 距離センサから成ります。	ジャイロ 歩行を安定化するジャイロを 腰フレームの中に積んでいます。	マイコンボード マイコンボードは胸フレーム の中に積んでいます。
下半身（前） 下半身が組みあがった ところです	下半身（後）	カウルのアップ（前） 頭のカウルはバキューム フォームで製作しました。	カウルのアップ（後） 肩のカウルはヒートプレス で製作しました。

完成写真

完成した時に、大きさが分かるような写真を撮影しました。

ノートＰＣと Ａ４ノートＰＣと同じ くらいの大きさです。	プレステパッドと	輸送のポーズ ヒザを抱える様な姿勢をとると コンパクトになります。

ソフトウェア

このロボットも他のロボットと同じように、下記の３つのソフトで動かします。
• リアルタイム制御用のソフト：ロボット搭載Ｈ８マイコン用のソフトで センサとのＩ／Ｏをしたり、ＲＣサーボのＰＷＭパルスを作ったりします。 Ｃ言語で書いてあります。（ソフトの名称：ｐｅｎ４）

• 歩行モーション生成用ソフト：逆運動学計算を行い歩行のモーションデータを 出力するソフトです。VC++2005で作ったＰＣで動くコンソールアプリケーションです。 （ソフトの名称：ｐｅｎ４＿ｖｃ）

• 試験・調整用ソフト：ＲＣサーボやセンサを単体で動かしたり、補間動作の モーションデータを作ったりするためのソフトです。 VB2005で作ったＰＣで動くソフトです。（ソフトの名称：ｐｅｎ４＿ｖｂ）
  
  ｐｅｎ４＿ｖｂのメインウインドー
  

ダウンロード

ダウンロードページというか 「６０日でできる！二足歩行ロボット自作入門」 のサポートページへのリンクです。 Ｐｅｎ４の図面とソフトウェアのソースコード、そして材料リストなどがダウンロードできます。

本サイトは全体的に、ロボット製作に関する情報提供を目的としていますが、ロボットのバリエーションが 増えることを願っているので、あえて「そのまま作れる」様な形では情報をそろえていません。

しかしながら「そのまま作りたい」という要望が時々寄せられることも事実です。 そんなニーズに応えるために 書いた本なので、本サイトの中では例外的に複数の図面間やソースコードとそのコメントの間の 整合性が取れていて、そのまま作れるようになっています。

多くの人の役に立つようにと書いたドキュメント類なので、これはこれで利用していただければ 嬉しいです。

本の中では製作の手順、注意点、背景にある考え方などもステップバイステップの写真入で 詳しく説明していますので、「作り方を詳しく知りたい！」と思われた方は、ぜひ本の方も 見てみてください。（ちなみに本は2023年01月現在、電子書籍とオンデマンド出版の形で入手可能です。）

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