今日のおじさん、なに食べました? (仮)

妻の料理と、おじさんの毎日の記録です。ほんのり工学テイスト。

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電動2足歩行ロボット玩具とストランド・ビースト
【今日の料理】 2011/7/25 夕食
 今日は,妻はママ友達とランチに行きました.赤ちゃんの同伴はなく,ママだけでのランチです.3名で,もんじゃ焼きと焼きそばを,たらふく食べたとのことです.対する私は,コンビニのつけ麺と惣菜.またもや,差をつけられてしまいました.
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★米飯

★カレー
 圧力鍋,加圧3分.ルウは,ジャワカレー中辛です.いつもの「プライムジャワカレー」に比べて,とろみが付きやすい気がしました.中辛ですが,かなりスパイシーです.単に,ルウの量が多かったのかもしれません.

★すまし汁,魚河岸あげ

★煮びたし,なす・厚あげ

★ゴーヤチャンプルー
 セブンイレブン惣菜です.昼食の残り.

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【今日の玩具工学】 電動2足歩行ロボット玩具とストランド・ビースト
 ちびっ子の皆さん,夏休みの自由研究ネタは見つかりましたか?
 前回に続き,育休おじさんが,ネタ探しのお手伝いを致します.今日は,電動2足歩行ロボットが登場します.

★2足歩行ロボット玩具
 2足歩行をするロボット玩具は,それほど珍しくありません.これらの玩具では,動力として,ゼンマイや電池を用います.図1は,電動の2足歩行ロボット玩具のひとつです.この玩具は,生物型の動力付き玩具「ゾイド」の流れを汲むものです.
 ・商品名 :装甲巨神 Z KNIGHT(ズィーナイト)
       ブルースター連邦軍メタルフット ナイラス
 ・販売元 :トミー(当時)
 ・購入時期:1997年頃
 ・価格  :1000円
<図1>
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 2足歩行ロボット玩具としては,なかなか優れたプロポーションだと思います.特に,足が,通常の(歩行しない)ロボット玩具と同様の形状の点が良いです.ほかの歩行玩具では,足の接地面を広げるように,一方の足の内側面から他方の足に向けて,大きな板が生えていることが多いのです.
 動力は,単四電池+モーターです.電源を入れると,下の動画のように歩行します.かなり,しっかりとした足どりです.この玩具のポイントは,腕も動く点です.パッケージには,「腕はもちろん電動アクション」と書かれていました.(少しずつ左に曲がりますが,これは現品のバランスが悪いためと思われます.)

 足の動きを,確認してみます(下の動画).きちんと膝を曲げ伸ばししながら,人間の足と同じように動いているように見えます.



★2足歩行の秘密を調べる
 図2は,本体内部の構造です.直流モータから,2個のウォーム歯車を介して,足の付け根の軸を回転させています.また,足の付け根の軸は,回転の中心軸から偏心しています(図3).左右の足で,偏心の向きは反対になっています.
<図2>
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<図3>
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 図4は,足の構成です.黄色の太ももパーツは,2部品で構成されています.この太ももと,下脚部とで,リンク機構を構成しているのです.足首は動きません.
<図4>
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 現品を見取って,リンクの構成を図に写し取りました(図5).黒丸がリンクの回転ピン,赤丸が固定された支点です.(図だと下脚が4個のリンクに見えますが,実際にはリンクでなく単一パーツです.)
<図5>
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 このリンクでは,以下の特徴があります.
 ・太ももAは,固定支点側で,自由にスライドできる.
 ・つま先の裏には,ゴム板が設置されている.
 ・かかとには,車輪が設置されている.

 このリンク機構について,駆動点である太ももの付け根を動かしたときの,各部の動きを調べました(図6).この軌跡は,エクセルを用いて計算したものです.
<図6>
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 各部は,以下のような動きをしていることが分かります.
 ・ひざは,前後に往復する.
 ・つま先は,水平面に対して傾いた楕円に近い軌跡を描く.
 ・かかとは,ほぼ水平に往復する.

 図6の作図が正しいか,現品で確認してみます.図7のように,足にサインペンを付けて,ノートの上で動かしてみました.得られた軌跡は,図6に近いようです.
<図7>
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 この玩具では,車輪のついたかかとが,ほぼ水平に動いているのがミソです.つまり,歩行の全行程に渡って,かかとの車輪が接地しているのです.両足が常に接地しているので,ロボットは転倒することがありません.また,車輪になっているので,足が地面をこすっても,ロボットの動きが妨げられることがありません.
 両足が接地した状態で,つま先が水平面に対して傾いた楕円を描きます.すると,つま先が最下点に到達した付近で,つま先が地面を蹴って,ロボットが前方に駆動されます.つま先の裏に取り付けられたゴムは,滑り止めの役割をします.
 以上のようにして,ロボットは2足歩行をしていると考えられます.


★テオ・ヤンセン氏のストランド・ビースト
 テオ・ヤンセン(Theo Jansen)氏は,オランダ出身の芸術家です[1].「ストランド・ビースト(Strand Beest)」と呼ばれる,リンク機構で動くメカニズムを製作しています.このメカニズムは,プラスチックのチューブで構成され,風を動力として,歩行します.
[1]Theo Jansen's Strand Beest;
 http://www.strandbeest.com/ 
 下の動画は,ストランド・ビーストの動いているところです.多数の足が,まるで生物のように動いています.実際,テオ・ヤンセン氏は,このメカニズムを「new forms of life」と呼んでいるようです.

 リンク機構は,複数のリンクをつなぐだけのものですが,このように複雑な動きを達成できます.

 最近では2足歩行ロボットというと,ホンダの「アシモ」のような,メカトロニクスを駆使した歩行ロボットを想像してしまいます.リンク機構で構成されたメカニズムは,これらのロボットのような柔軟な動きはできません.しかし,リンク機構には,メカトロとは違った「洗練された」感じがあり,とても美しいと思います.


【今回の結論】
 2足歩行ロボット玩具では,リンク機構をうまく用いて,自然に見える歩行を実現しています.


次回は,ガンプラ(プラモデル)です.


育休おじさんは体が固く,背中の後ろで手を組めません.リンク機構に問題があるのでしょう.
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271828の滑り台Log 2011/07/26/Tue 06:23






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