ロボット競技会向けリンク機構シミュレータ「Links」の紹介
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2009年 第2回 かわさきロボット競技大会 ネットワーク交流会 かわさきロボット競技大会設計者向け、 リンク機構シミュレーター「Links」の紹介 ～脚機構動作の飛躍的改善効果～
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- 2. 発表の流れ • 自己紹介 • 事前アンケート • 対象者について • 脚機構 – 脚機構について – 脚機構における 名称・定義 – 効率の良い脚機構とは • Links – 必要とされる ソフトウエア – 概要 – 使用方法 – 更新履歴 – アルゴリズム – 入手方法 • 事後アンケート
- 3. 自己紹介 • 名前：西村 進一 • 所属：鮫洲レーシング ＝都立高専ＯＢ 公立法人首都大学東京 都立産業技術高等専門学校 品川キャンパス 創造工学専攻 機械工学コース 1年 – 来年卒業！進路未決定で医療関係の中小企業で就活中。大学院も検討。 • マシン名：レパード（Leopard) – 戦績：去年 ９大会中 優勝2回 準優勝2回 3位1回 今年 ９大会中 優勝2回 準優勝2回 3位1回 本大会では毎年初戦敗退！（マシンは完成 • かわロボ歴：6年 • 他大会参加や資格など – ロボカップ、機械設計技術者、基本情報技術者
- 4. 事前アンケート • 脚機構の設計（足裏曲線）に関して分類 – 上級者：自ら方法を確立 （Excel, Matlab, Mathematica, 作図etc） – 中級者：上記公開方法や伝統により算出 – 初心者：フィーリング（中級者だが自信がない • 以上でどれに当てはまるか挙手でアンケート – 臨機応変に「脚軌道における効率化のメリットな ど前提的・基本的な話などを挿入・省略
- 5. 対象者について • 対象者：初心者～中級者 • 新しい脚機構設計ソフトウエアの提案 – およびその使用方法の説明 – だれでも簡単に上下動０の設計が出来る – 実際は製作誤差に関わる部分も大きい • 脚機構の基礎的な説明（確認） • 効率の良い脚機構の定義について • どのようなソフトウエアが必要か
- 6. 脚機構について • ４節リンク機構およびその変形のスライダ機 構が、かわロボでは一般的 – ヘッケンリンクは４節の特殊な比の場合（及びそ れに近い場合） – 新しい機構もこれらを基本とすることが多い • ここではまず、その２つを対象にする • ３Dモデルを用いて説明する
- 7. 脚機構における名称・定義 • クランク（回転節）、コンロッド（連接節）、レ バー（揺動節）と便宜上呼ぶ – 名称の信頼性は保留 – スライダ機構ではレバーが無くコンロッドに長穴 があり棒を通すことにより案内する – 要素を線として考えた場合の線の長さを、それぞ れの名称の長さと呼ぶ • ３Dモデルを用いて説明する
- 8. 効率の良い脚機構とは • 移動時の上下動が少なく、エネルギーが前進 のみに使われる – 振動が低減されれば副次的な利点も多い • 接地する脚の辺（脚裏）が上下動に関係し、 その曲線が効率に関係する – 手間を掛けずに求めたい – リンク機構のパラメータを決めれば求まる – ソフトウエアにより自動的に計算
- 9. 必要とされるソフトウエア • 個人によって曲線以外にも重視する点がある – 接地点が移動しない（タイヤに近い） – 反転しない（特異点から別向きのリンク機構になる） • etc… – そういった独自の理論の提唱と検証が、大会を 活性化させる – それらの要望全てを検証できるシミュレータがか わロボ用として必要とされている（のではないだろうか？）
- 10. 設計支援ソフトウエア「Links」 • 接地曲線の最適化が可能 – 脚機構をリアルタイムで描画、編集する事が可能 – 脚機構の任意の点の軌道が表示できる – 作成した脚機構(軌道含む)をクリップボードを介して AutoCADへ出力できる – DXF形式のファイルを時々正確に読込め、脚機構の要素 として描画できる – DXF形式で読み込んだ脚機構の上下動の簡単な計算が 出来る – 脚機構の軌道計算や動作時の干渉チェックにも使える – 拡張性を考慮してプログラムしてあるので、少し手を加え るだけで他のリンク機構対応可能 – 腕機構にも応用可能
- 11. Linksの説明（使用方法） • ReadMe.htmlがソフトウエアに付属 – 基本的にはこれを一読下さい • 主な注意点 – 表はマウスホイール上下で数値変化 – R13/LT95 DXF形式のポリラインのみ読込み可能 – 閉じたポリラインは苦手 – AutoCADへの出力は「コマンド：」にペースト • 実演します！
- 12. Linksの更新履歴 • プログラム習得当初から継続して開発 • 初期はSmallBASIC @Palm – アルゴリズムの確認 • 実行速度がネックになると、 C&ESPLIB→C++&DxLib（→C#&MSVC）と移植 – 言語が毎回変化するのは、プログラムの勉強目 的を兼ねるため – 最近は１年程放置→公開したので積極的に更 新？
- 13. Linksのアルゴリズム • 恐らく前述した上級者の方々と同じ – 特にCraneHillさんの説明を参考にした( Mathematica ) – Fuverさんの作図での算出方法が結果的に一番 近い • 仮想地面を考え、任意の脚機構のコンロッドに書かれた中心 から放射状に延びる縦線が1回転の内最も短くなる点を結ぶ • 紹介 – ラグオニウスさん→ MatLab×行列 – UE村さん→Excel – BLACKさん→作図
- 14. 入手方法 • 今月中にはVectorに登録予定 • ブログ（sin1’s studio）で配布予定 • 今の所、フリーウエアとして公開 – もちろん寄付歓迎！ – 開発に費やした時間も多く、モチベーション維持 や材料費の足しにシェアウエア化も検討中・・・ • b版開発にご協力頂いた方々、ありがとうござ いました。