2001/04/13 【アクチュエータ編ＴＯＰに戻る】
この度ようやく両脚が出来たので、今度は腰の部分を考えてみようかと思います。腰の役目としては何があるでしょう？両脚が生えている土台、体重移動するための要、両脚を動かす時の支点、状態を支えるための基礎、といったあたりが思いつきますが、具体的には、どんな腰にしたら良いのでしょう。
７−１．歩くための腰
TekuRobo工作室ではロボットを歩かせたいので、歩くための腰にするにはどうしたら良いか考えます。
下の図は、「どんなロボットにするか」の「４．どんな感じで歩かせるか」でご紹介した、ロボットの体重移動のイメージです。
ここでは、腰と両脚と地面が平行四辺形を作りながら、向かって左脚に徐々に体重を乗せていく様子を示しています。完全に左足に体重が乗せ終わると、右足を上げて前に踏み出します。つまり腰には、脚の付け根を左右方向に回転させる構造が必要で、片脚を上げたときに姿勢を支えるための保持力も必要になります。
また、ただ真っ直ぐ歩くだけでは、いずれどこかにぶつかってしまいます。やはり方向転換させたいですね。人間がどうやって歩く方向を変えているのか自分で歩いて考えてみると、つま先の方向を進みたい向きに捻って、その脚に体重を乗せたところで、体全体の向きをつま先方向に合わせているようです。
つまり、歩く向きを方向転換させるためには、つま先の向きを捻り方向に回転させる構造が必要になります。また、歩くために脚を前後に振るわけですから、当然前後方向への回転も必要になります。
と言うことは、腰の部分では脚の向きを前後、左右、捻り、の各方向に回転させる構造が条件となります。
７−２．こんな感じはどうでしょう
動力には、やはり田宮模型のウォームギヤボックスを採用することにします。別にこだわっているわけではないのですが、手軽で安いので使ってみます。
下の図は脚部を含めた全体像です。右が横から見たところで、中央が前から見たところ、左が１５度傾いているところです。正面から見ると両脚がちょっと開き気味でガニマタです．．．。その上、重心が上に行き過ぎで安定性が悪そうな気もしますが、ま、いいか。
下の図は、腰の部分だけを拡大したものです。上半分が腰を上から見たところ、下半分が正面から見たところです。
ウォームギヤボックスを９０度交差させて、１枚の板の裏表になるように取付けます。外側の２個が、左右に体重移動させるための動力となり、内側の２個が左右の脚部に捻りを与えて方向転換させるための動力となります。内側の２個と脚部とは、直径４mmの真鍮の丸棒を直角に曲げたシャフトで連結します。
下の図は、１５度体重移動した時の腰の拡大図です。外側のキヤボックスが支点を中心に回転し、脚部ごと傾ける構造です。この角度を保ったまま片脚を上げるため、体を支える方のギヤボックスには、大きな保持力が要求されます。
下の図は、脚を前に投げ出した形を横から見たところです。太もも部分が腰の下に収まるようにします。こうしないと太ももが９０度曲がりません。腰と脚部を連結するシャフトは、この姿勢が取れるように長さを決めます。
７−２．展開図を作る
腰の板金部分だけを抜粋してみると、下図のような部品になります。上からみると、単に筒抜けの枠です。固定板は、ギヤボックスを裏表に止めるための板です。腰の部分は強度が必要なため、アルミ板の厚さは１mmのものを使用します。
下の図は、腰の背中側の板の展開図です。指定以外の穴は直径２ｍｍです。
下の図は、腰のお腹側の板の展開図です。
下の図は、腰の側面両側の板の展開図です。
下の図は、ギヤボックスの取付け板です。
強度が必要な部分のうえ、構造がただの枠なので、必ず１ｍｍ厚のアルミ板でしっかりと製作します。腰がぐにゃぐにゃでは、どうしようもありません。実際に製作してみてから様子を見ますが、もしかしたら補強が必要かもしれません。