開発日誌【シグマ】その１
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3歳児くらいの子供を目指してロボットを開発して来たが、なかなかに道は遠くまったく到達する気配もないので現実問題として活動を行えるロボットをまずは投入せねばならないなと思いだした。
まずは生活環境の中にロボットを投入してみないことには始まらない。
また、ロボットとはやはり仕事があってのものだと強く思うようになってきたので3歳児ではなく5歳児くらいの仕事能力は必要かなと思い始めました。
２足歩行ロボットに仕事を任せられるほどの運動性能を与えるのは依然として難しく、知る限りボストンダイナミクス社のアトラスのみがもしかしたらその資格があるのかなと思っています。 （もちろん現実的なもろもろの問題は無視して運動性能だけで言ってます。）
でもおそらくは1台1億円はくだらないと言われている機体じゃあんまり自分にとっては意味がなくやはりなんとかせねばなりません。
そこでやはりボストンダイナミクスのスポットミニ。これは同社のビッグドッグを一般向けにアレンジした４足機体で工場設備なんかの見回りに使えそうなもの。
あれほどの性能を出すのは難しいが、あれくらいのサイズにすればアイボにはできなかったおうちでのお手伝いができるんじゃなかろうか。 また、アイボではできなかったトロット歩行を実現するアイディアも出てきたので一丁作ってみようかと思い、SIGMA-DOGプロジェクトを発足しました。
ラムダロボット研究所の2足歩行ロボットはすべて「ラムダ」 多足機体は「シグマ」と名付けられます。
テーマは「仕事をする４足ロボット」です。
スポットミニの様に1本のアームをつけて鹿かラマみたいにするか、腕を2本つけてケンタウロスみたいにするかは追って考えるとして、まずは４足歩行。それもデカめのを作ります。
飛んだり跳ねたりするには普通のサーボじゃだめでデカめのブラシレスDCサーボを準ダイレクトドライブするくらいのことを考えたいのだが、まずは単純にクロール歩行させます。その後実験を経てトロット歩行に挑戦です。このトロット歩行の試みは２足にも活用できるかなと密かに考えています。
重心高さを一定にして併進加速度と重力加速度の合成加速度で転倒を回避する方法では走行はできず、どちらかというと倒立振り子のエネルギー最小点を超えて進行エネルギーを得る受動歩行と、 もっと積極的に重心点に反重力方向の加速度を与えて落下力を相殺し、さらには上昇させて進行する走行モード、これらのバランス点に人の歩行が存在しているようなイメージを持っています。
トロット歩行の成功はテーブル台車モデル歩行と走行モードの中間点となる歩行モードの解を得ることの役に立つような気がしています。
足の設計
足1本あたり3サーボ。4足で12サーボです。足先には接地圧力がわかるセンサーを備えるつもりですが、足裏がないので足裏ZMPは測定しません。
足を動かす速度が必要なので高速タイプのハイトルクモーターということでROBOTISのXM540-W150にしました。
金額的にも入手できるサーボは限られているのでこの辺りが限界かな。これで速度が足りないようならもう少し踏み込んだことを考えなければなりません。
足の動作速度を落としたくないので重いサーボはできるだけ足の付け根に集中させます。
そのため、肘（膝？）サーボはリンクにしました。
本当はベルトドライブにしたかったのですが、ベルトはどうしても滑るのであきらめました。
リンクの課題になる可変効率とデッドゾーンについてはダブルリンクにして対応しています。
可動範囲は限られますが4足機体の膝と限定すればそれほどの可動範囲は必要ないので問題ないでしょう。
股関節（肩？）
最初はこのように考えて股関節にかかる荷重を減らそうかなとか思いましたが、可動範囲が狭いのでボツ。
このようにしました。結局単純だし、梁荷重は大きいですが、可動範囲は広い。こちらの方を採用。
トルソーみたいだけど違います。