3Dモデルをいろいろ作ってみたい

3Dモデルをいろいろ作ろうとがんばっています。苦労した点、役に立ちそうな情報を発信していきます。

ロボット骨格の関節可動範囲を改良

前回のBlogで紹介したロボット骨格を改良を続けています。今回は肩と脚のつけ根の関節の自由度を1つ増やしました。

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肩と脚のつけ根にジョイントを追加

ロボット骨格の関節はPETG製のパーツとバーツ同士を繋げるボルト/ナット、緩衝材として用いるシリコンゴムのチューブから成り立っています。構成は以下の3種類。

①肘や膝の関節に用いる1軸のジョイント

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1自由度の関節

②腰の部分に用いる1軸のジョイント

 

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1自由度の関節(腰)

③肩や脚の根本に用いる2軸のジョイント

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2自由度の関節

③が今回骨格に追加した関節部品です。ボール型のジョイントをシリコンゴムの緩衝材で挟みボルト/ナットで締め付けています。ボール型ジョイントを使うことで2つの自由度を実現しています。以前に試したボールをスナップインではめ込む方法ではどうしてもポーズの保持力に不満が残るのでボルト/ナットを使うことにしました。

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前バージョンではできなかったポーズをとれる

左の仮面ライダー1号の変身ポーズでは肩の関節が大きく曲がるようになったので手を顔の前までもってくることができるようになっています。ちなみに前バージョンで同じポーズをとろうとしても下の写真のようになってしまいます。

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前バージョンではこれくらいが限界

 

ロボット骨格 新バージョン

連休の間にロボット骨格の新バージョンを制作しました。関節の保持力を高めるために新素材(金属)を採用しています。関節の回転軸に8mm~10mmの長さのボルトを使い、ナットでしっかりとめてPETGで出力したパーツを押さえつけています。

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ロボット骨格タイプA

いったん決めたポーズがくずれてしまうことはないし、金属部分がアクセントになって見た目もいい感じです(と思っています)。

ただ、上の骨格だとアーマー(胸から背中にかけて)を取り付けたとき肩関節の動きが大きすぎて干渉しそうなので下の写真のようなタイプBを制作しました。

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ロボット骨格タイプB

タイプA/B両方を使っていろいろポーズを試しています。

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いろんなポーズに挑戦

うーん、肩関節/上腕あたりの自由度をもう1つ増やしたいなという感じ。具体的には今は仮面ライダー1号の変身ポーズがとれない(改造人間じゃなくロボットだからという言い訳はしたくない)。

サーフェスモデリングの練習でロボット頭部を作ってみる

サーフェスモデリングの練習でロボット頭部のモデリングを行ってみました。

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ロボット頭部のモデル

デザイン自体はネットにあった人間用ヘルメットのマネです。正面図と側面図をキャンバスに貼りつけてから「位置合わせ」で大きさを調整、あとはお手本をなぞるようなかたちでサーフェスを定義しつなげていきました。何回も「計算できません」とFusion 360に怒られながらAdventurer 3で出力するところまでたどりつきました。

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これまでの頭部(左)と今回作成の頭部(右)

今はまだ、だめなときになぜだめなのかがわからないままにいろんなやりかたを試してみてうまくいく方法を探していくという感じです。

ボディアーマーの作成 -初めてのサーフェスモデリング-

新型のロボット骨格用のボディアーマーを制作しました。前回作ったボディアーマーは平面だけの組合せの「カクカク」した感じのものだったのですが、

 

ichidaya.hatenablog.jp

 今回はサーフェスモデリングの練習をしながら少し曲面がはいったものに挑戦してみました。

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曲面のサーフェスで単純な直方体を切り取る

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右半身にアーマーを装着

Adventurer 3で出力後、ロボット骨格に装着。3Dスケッチとパイプの機能を使ってスジボリもいれてみました。

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装着前のロボット骨格(左)と装着後(右)

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立ち姿(正面)

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立ち姿(横から)

市田工務店の試作型番としてはLR-22ということで「22」という数字もアーマーに彫り込んでおきました。

ロボット骨格の量産化に挑戦

Adventurer3でPETGフィラメントでのの出力がだいぶ安定してきたので連続印刷モードはオフにして複数部品をまとめて出力してみました。

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複数部品を印刷

本体だけでなくサポートの印刷スピード(別パラメータだということに最近気づいた)も遅くしたのがよかったみたいです。ラフト印刷中にまだ脱調が発生しているようでトントンと音がするのは気になるのですが、出力されたものの品質には問題なさそうです。

時間はかかるけどほおっておけばまとまった数の部品ができるので、先日のロボット骨格をもう2体作ってみました。子供のころの夢、お気に入りのプラモデルを何機も作って部隊を作りたい、そして押入れの奥の秘密基地に並べる、というのを実現したかったのです(秘密基地はまだありませんが)。

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同じロボット骨格3体を作ってみる

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3体立ててみる

 

ロボット骨格を再モデリング

なかなか先に進めない、とぼやきながらまたロボット骨格をモデリングしなおしました。パラメータの設定に四苦八苦しながらPLAからPETGフィラメントに切り替えてパッチンとはめ込むスナップインの機構を作りやすくはなったのですがまだ気に入らない点があったからです。

ichidaya.hatenablog.jp

 気に入らない点その1は剛性不足。同じ3DモデルでもPLAで出力した場合に比べて腕とか脚がちょっと強くつまむとふにゃっという感じでなんかたよりない。腕と脚のパーツを全体に太く設計しなおしました。

気に入らない点その2は関節の保持力不足。スナップインのボールジョイントは手首、足首ならまだしも肩や股の部分に関してはポーズを保持するにはやっぱり力不足でした(それじゃPETGに変えた意味ないじゃん、と言われそうですが)。肩と股のつけ根の関節(2自由度が必要)についてはシリコンチューブと使った一軸ジョイントを2つ組み合わせて実現することにしました。

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右肩部分の関節の構造

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股の部分の関節の構造

Adventurer3で出力(白色のPETGフィラメントを使用)した結果は以下のようになります。

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PEDGフィラメント出力結果

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ポーズをとらせてみる

部品の数は多くなって組立がめんどうですがポーズの保持力は増した気がします。

 

 

3Dプリンタの不調がやっと解決

最近2週間ほどAdventurer3の調子が悪くて全く3D出力ができませんでした。何回かFlashForge社に問い合わせて今日になってやっとどうにか解決しました。

最初のトラブルは下の写真のように出力中にフィラメントのガイドチューブがはずれてしまうというものでした。

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ガイドチューブがはずれる

こうなってしまうとエクストルーダーがフィラメントを押し出してもノズル部分まで達しないので出力ができなくなってしまいます。フィラメントのロードもできません。対処方法としては

1. ガイドチューブの先、ヘタっている部分を切り落として接続しなおす

2.エアチューブジョイントを交換する

の2点だといわれましたが、私の場合1だけでは改善が見られずエアチューブジョイントの交換となりました。

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交換したエアチューブジョイント

なんでこの部品が壊れるのか、はっきりとはわからないのですがPETGフィラメント用の設定を探る過程でフィラメント送り出しのモーターで頻繁に脱調が起こっていたのが関係しているのではないかと疑っています。

エアチューブジョイントを交換してフィラメントのロードはできるようになったのですが、次は出力の途中で「リールエラー」が発生して止まってしまうという状況に陥りました。これはエクストルーダー内のフィラメント感知スイッチの誤動作が原因だというネット上の記事があり、スイッチのバネを調整するとよいとのことでした。

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フィラメント感知スイッチの調整 (左が調整前、右が調整後)

バネの反りかたが微妙に違うという程度ですが、幸いこのくらいの調整でリールエラーは発生しなくなりました。

明日からまた、市田工務店の工場再開の予定です。