でんだいキッズセミナー
~平成26年夏~
4足歩行ロボットを作ろう
平成26年7月29日(火)
東京電機大学・TDUいんざいイノベーション推進センター共催
東京電機大学
鈴木
情報環境学部
真
注:当日配布したものから、わかりにくい点を直してあります。
はじめに
このロボットは、1970年代に三井康亘(みついやすのぶ)氏がデザインした「アクリ
ルロボット」をもとにしています。三井氏に心より感謝します。
「三井康亘ホームページ」http://space.geocities.jp/nmwbg924/
リンク機構(きこう)
ぼう(リンクとよぶ)をいくつか組み合わせ、いろいろな動きを作る仕組みです。身の回
りのいろいろなところに使われています。
ここで作るロボットは、ギヤーボックスでクランクをまわし、その回転からリンク機構を
使って、足を前後に振る運動をさせています。前足と後足は、別のリンク機構を使っている
ので、少しだけ動き方が違います。
そして、左右のクランクを正反対にすることで、交互に足を出すようになり、一歩一歩、
前に進みます。
使う道具
プラスドライバー(2番)
模型用ニッパー(カッターでもよいが、ある
と便利)
ラジオペンチ(先の細いもの)
カッター、カッターマット
定規(はしから目盛りがついているもの)
細字の油性ペン
使う材料
タミヤ
ユニバーサルアームセット
タミヤ
ユニバーサルプレートセット
タミヤ
4速クランクギヤーボックスセッ
ト
電池ボックス(単三 2本用)
1
ギヤーボックスを組み立てる
ここでは、B タイプ(ギヤー比 441:1)をえらぶ。
模型用ニッパーで、パーツを切り離す。
模型用ニッパーがない場合は、カッターで
も切り離せるが、怪我しないように注意す
る。
切り離したパーツのようす。
2
ギヤーボックス付属の六角レンチに、イモ
ネジをはめる。
六角レンチ
イモネジは、とても小さい部品なので、注
意。
イモネジ
それを、六角ボスにとりつける。1~2回ま
わして、ぬけないようにしておく。
六角ボス
長い方の六角シャフトに、はしから41ミ
リの位置で、しっかりしめつけて固定する。
イモネジが、六角シャフトの平らな面にあ
たるようにする。
緑のスペーサーを 2 個、切り離しておく。
3
短いほうの六角シャフトに、はしから5ミ
リのところまで緑のスペーサーをはめる。
固いので注意しながら、ゆっくりいれるこ
と。
ギヤーボックスの中にいれる部品のようす。
E
H
A
長い六角シャフト(六角ボスつき)
H 緑のギヤー
A 六角穴つきの黄色いギヤー
E 黄色いギヤー
B
B 緑のスペーサー1個
D
D ハトメ4個
短い六角シャフト(緑のスペーサーつき)
G
G 小さな丸シャフト
F,C 灰色のスペーサー2種類
F
C
長いほうの六角シャフトに、六角形の穴を
もつ黄色のギヤーA を入れる。
41 ミリに
あわせた方
41 ミリにあわせたのとは、ぎゃくのほうか
ら入れる。
4
さらに緑のスペーサーB を、同じように 41
ミリにあわせたのとはぎゃくのほうから、
はめる。
スペーサーは固いので注意しながら、ゆっ
41 ミリに
くりいれること。
あわせた方
スペーサー
(細くなっている方)
さらに、スペーサーC(灰色で、段差のある
もの)をはめ、最後に両側からハトメ D を
はめる。ギヤーの切り欠き部分から、イモネ
ジが見えるようにする。
イモネジでとめた位置(はしから41ミリ)
イモネジが
がずれていないかどうか、たしかめる。
見える
これが一番目のじくになる。
短いほうの六角シャフトに、黄色のギヤー
5 ミリにあ
E とスペーサーF(灰色)
、ハトメ D2つを
わせた方
はめる。これが二番目のじくになる。
緑色のギヤーG に、丸シャフト H を通す。
これが三番目のじくになる。
5
1 番目のじくを、ギヤーボックス(ツメのな
ここに
いほう)の A の穴にとりつける。
ツメの
ない方
の部品
2 番目のじくを、B の穴にとりつける。
三番目のじくをとりつける。
6
全てのじくをとりつけたところ。
3 本のじくが合わさるよう、ギヤーボック
スをしめる。
ギヤーボックスの付属品から、タッピング
ねじを 3 本、用意する。
こちらが
タッピング
ねじ
7
タッピングねじで、ギヤーボックスをしめ
る。3 カ所を順番に、少しずつしめつけてい
く。
こちらからモーター
パーツを切り離したあとのジグに、白いウ
を押し込む
ォームギヤーをあてる。平らな方の面を下
にする。
平らな方を下に
ペンチなど固いもので、ギヤーにモーター
の軸を押し込む。手で直接やると怪我する
ので注意。
また、モーターの外側をもって押し込むと、
モーターをこわしてしまうので、やらない
ほうがよい。
8
じゅうぶん押し込んだら、ジグを外す。
ギヤーとモーター本体の間に、すきまがあ
すきま
れば成功。
平らな方
ギヤーボックスを組み立ておわったところ。
まだモーターやクランクはとりつけない。
9
リンクと本体プレートを作る
ユニバーサルアームセットを用意する。
アームをニッパーで切りとる。
アームのうち 2 本に、75 ミリのところでし
るしをつける。
残りの 2 本のアームに、45 ミリのところで
しるしをつける。
10
カッターで、みぞを深くする。しるしをつけ
たところで、表とうらから、カッターを何回
か動かしていく。
みぞをつけたところに、ゆっくりと力を加
えていく。無理に一回でやろうとすると、違
うところで折れたりするので、あせらずに。
裏返して、反対側からも、ゆっくりと力を加
えていく。何回かくりかえすと、みぞのとこ
ろから白く割れてくる。
きれいに折れれば成功。
11
リンクの長さは 4 種類で、長い順に、
125 ミリ(45 ミリで折った残り)
95 ミリ(75 ミリで折った残り)
75 ミリ
45 ミリ
となる。それぞれ2つ作る。
ユニバーサルプレートセットを用意する。
アングル材(長いほう)を切りとる。
プレートのよぶんな部分を切りとる。
12
プレートのはしから、90 ミリのところにし
るしをつける。
注意:ここの長さを間違えると、組み立てら
れないので、気をつけて。
しるしのところに、カッターでみぞをつけ
る。
うらとおもてに、みぞをつける。
13
みぞをつけたところに、ゆっくりと力を加
える。一気にやろうとすると、違うところで
割れることがあるので、あせらずに。
裏返して、反対側からもゆっくり力をかけ
ていく。
これをくりかえして、きれいに割れれば成
功。
使うのは、大きい(90 ミリ)のほうだけ。
14
ユニバーサルアームセットに付属するねじ
25 ミリ
類を用意する。
25 ミリ
2本
20 ミリ
4本
10 ミリ
4本
ナット
10 個
20 ミリ
タッピングねじは使わない。
10 ミリ
ナット
アングル材に、いちばん短いねじ(長さ 10
ミリ)とナットをとりつける。
ラジオペンチを使って、ナットをしっかり
とめる。
15
アングル材の両はしにねじをとりつけたも
のを、2 つ作る。
すべて
10 ミリ
リンクにねじをとりつける。
後足(長さ 95 ミリのリンク)と、クランク
には中くらいのねじ(長さ 20 ミリ)を、
20 ミリ
前足(長さ 75 ミリのリンク)には長いねじ
(長さ 25 ミリ)を使う。
25 ミリ
20 ミリ
前足(長さ75ミリ)の、折り取った方でな
いはしに、いちばん長いねじ(長さ 25 ミリ)
をとりつけ、ナットで固定する。同じものを
2つ作る。
折り取っ
た方
25 ミリの
ねじと
ナット
16
後足(長さ 95 ミリのリンク)の、折り取っ
た方でないはしに、中くらいのねじ(長さ
20 ミリ)をとりつけ、ナットで固定する。
同じものを2つ作る。
折り取っ
た方
20 ミリのねじ
とナット
クランクにも、中くらいのねじ(長さ 20 ミ
リ)をとりつけ、ナットで固定する。同じも
のを2つ作る。
ねじをつける位置で、歩幅が変わる。
20 ミリ
ねじとナットをとりつけた部品のようす。
17
ロボットを組み立てる
ギヤーボックスの長い六角シャフトに、ね
じをとりつけたクランクを左右からしっか
りと押し込む。クランクの向きは、正反対に
する。
クランクの穴は六角形になっているので、
六角シャフトがちょうど合うようにする。
ユニバーサルプレートセットの付属品から、
黒いねじとナットを 4 組、用意する。
プレートは、90 ミリで折りとったほうを、
左右にして使う。
アングル材は、ねじとナットで 4 カ所をし
めつけて、とりつける。
とりつける位置は、図を参考にする。
アングル材が飛び出ているほうが、後ろに
なる。
18
プレートにアングル材をとりつけるときは、
ナットを手で押さえながら、
ドライバーでねじをしめる。
そのあと、ラジオペンチも使って、しっかり
しめつける。
19
うらから見たところ。
ねじ(10 ミリ)とナットで、プレートの前
方にギヤーボックスをとりつける。
2 カ所をしめつけ、ちょうど真ん中になる
ように、ギヤーボックスをとりつける。
前
20
ユニバーサルアームの部品から、プラスチ
ックのナットを8個、切りはなす。
いちばん小さなスペーサーを 2 個、切りは
なす。
用意したプラスチックのナットとスペーサ
ー。
21
本体の前側に、いちばん短いリンクをはめ、
プラスチックのナットでとめる。
プラスチックナットでとめるところは、き
つくしめないで、動きやすいようにすきま
を空ける。
すきま
後足(ねじをつけた長い方)を本体にはめ
る。だいたい1:2になる位置に、ねじを通
す。
22
後足をプラスチックのナットでとめる。動
きやすいよう、すきまを空けるのをわすれ
ずに。
クランク軸と、いちばん短いリンクに、前足
(ねじをつけた短い方)をはめる。
クランク軸は、だいたい1:1になる位置に
通す。
後足のねじに、スペーサーをはめる。
23
クランクと後足のねじを、いちばん長いリ
ンクでつなぎ、プラスチックのナットで 2
カ所をとめる。
動きやすいように、すきまを空けるのを忘
れずに。
クランク軸を手でまわしてみて、リンクが
ぶつからずに動くかどうかたしかめる。
よければ、反対側も同じように組み立てる。
電池ボックスの線を、ギヤーボックスのそ
ばから出す。
電池ボックスの線の先を、ラジオペンチで
L 字に折り曲げる。
24
線を、モーターの端子に通して、ラジオペン
チではさんでつなぐ。
赤と黒は、このようにつなぐ。
逆にすれば、歩く方向が逆になる。
モーターをギヤーボックスにはめる。爪の
部分を起こすようにして、まっすぐに差し
込む。
電池ボックスを、テープなどでとめて完成。
電池をいれ、スイッチを ON にすれば歩き
出す。
机など、つるつるした面のほうが良く歩く。
じゅうたんなどの上では、うまく歩かない。
25
おまけ1
電池ボックスをねじで固定してもよい。そ
のときは、ふたの真ん中あたりに、千枚通し
(キリ)で穴を空ける。
穴の周りのバリを、カッターでけずる。
ふたをねじ止めする。電池にねじがぶつか
らないよう、ねじの頭がふた側になるよう
にする。
電池ボックス本体をはめれば完成。
おまけ2
電池ボックス本体をねじ止めする場合は、
電池にぶつからないよう、なるべく、はしで
とめる。
26
おうちでやってみてください

余ったパーツや、他の材料を使って、飾ったり、改造したりする。

リンク機構がどんなところで使われているか、調べる。

リンク機構シミュレータを使って、いろいろなリンクの動きを作ってみる。
神奈川県立総合教育センター(http://www.edu-ctr.pref.kanagawa.jp/LinkWeb/)

ギヤーボックスを、A タイプ(より高速)に組み替える。うまく歩く(走る)よう、リ
ンクのとりつけ位置を工夫してみよう。
平成 26 年 7 月 29 日(火)
文責:東京電機大学 情報環境学部 鈴木
真([email protected])
発行:TDU いんざいイノベーション推進センター
27
ダウンロード

4足歩行ロボットを作ろう - TDUいんざいイノベーション推進センター