ロボットの塗装 2回目の挑戦 今回は脚だけ
まだ脚の部分だけですが再び塗装に挑戦しました。
そもそもスジ彫りなんかで色の違う線がはいっているのは別々のパーツを装着しているからだろう、ということでボディアーマーも複数のパーツに分けてモデリングを行いそれぞれに色を塗ることにしました。
骨格に直にとりつけるアーマーをガンメタリック(黒っぽい金属色)で塗り、その上に赤で塗ったパーツを瞬間接着剤で貼り付けています。ところどころで地のガンメタリックが表れてアクセントになるだろうというのがねらいです。
個々のパーツに対してUVレジンを2回塗ってできるだけ積層痕を埋めてからガンダムマーカーで着色しています。今回はレジンを塗るときに筆はやめて(毛がつくので)目の細かめのスポンジを使い、UV照射時間や着色後の乾燥時間も十分にとりました。
しばらく試行錯誤が続くことになりそうです。
ロボット骨格に不具合発生、このまま量産化したらリコール？
ここのところロボット骨格にとりつけるボディアーマーの試作を続けていたのですがその過程でトラブルが発生...
肘や膝の部分に使っていた車軸ジョイントの軸が折れて手足が外れるという事象が立て続けに発生したのです。
関節の曲げ伸ばしをくりかえしているうちに疲労破壊が起こったと推察されます。PLAはABS樹脂などに比べて靭性が低いし、現状の3Dプリンタの出力では疲労破壊のトリガとなる表面や内部の細かい欠陥も避けられない、という意味では当然の結果ともいえます。ソフトウェアだと一度動いたコードは同じ状況で動かすかぎり何億回動かしても同じように安定した結果を返してくれるのですが、物理的なモノが何年か先まできちんと動くようにするって難しいですね。冗談で家電製品なんかが保証期間が過ぎたとたんに壊れるなんて言いますけど、これってある意味すごく緻密な設計をしているってことなんだと思います。
試作段階でわかったからよかったものの、もしこのまま量産化していたら大量のリコール発生となっていたでしょう。弱小企業の市田屋工務店としては倒産しかねません。
車軸の耐久性は3D出力のときのパラメータ(積層方向やPLAの充填率)を変えることでも改善できそうですが今回はPLA以外の素材を使うアプローチをとってみました。購入したのは以下のようなシリコンチューブ(外径4mm、内径2mm)です。
これを適当な長さに切って車軸関節の穴(直径4mmでモデリングしている)に押込みます。
さらにシリコンチューブの穴に直径1.5mmのピンを差し込んでチューブが簡単に抜けないように固定します。シリコンゴムを緩衝材に使うことでピンが折れてしまうのを防ごうという目論見です。
今のところ関節の可動域や位置の保持力は問題ありません。耐久性が改善されたかどうかはしばらく様子を見て判断したいと思います。
ロボットの骨格を作る 試作8号機
3Dプリントの塗装をどうするかは方針を改めて考えるとして、ロボット骨格のほうは改善点が次々と思いうかんでくるので試作8号機を制作しました。
主な改善点は以下のとおりです。
- 肩関節のパーツを再構成して自由度3で十分な可動域を確保する
- 腰の部分の車軸ジョイントを除去
- 細すぎたボディを不格好にならない程度に大きくする
特に1．はポーズのとりやすさという点で大きな改善でした。ロボットハンドに必要な自由度5～6のうち肩関節の部分で3自由度を確保するのが重要だということが試作を続けていてわかってきたので、X,Y,Zそれぞれの軸ごとに3つのジョイント(車軸ジョイント2個とボールジョイント1個)を用意しました。結果、以下の写真のように肩を自由に動かしかつ望みの位置でホールドすることができるようになっています。
ボディアーマーについては試作7号機でうまくいかなかった箇所、右肩と右腰用を試験的に作成して装着しています。
アーマーを骨格パーツに張りつくように固定するのではなくて、軸やボールジョイントで可動するようにしてみました。
上の写真のように腕を垂直に上げたとき肩パーツに取り付けられたガードも少しですが回転して腕の可動域を制約しないようにしています。
ロボットの塗装に挑戦、 初回は残念な結果に。
ロボットの塗装は前からやりたいとは思っていたのですが、
・有機溶剤が必要な塗料は使いたくない
・筆とかパレットとか、塗料を入れる瓶とか整理がめんどくさそう
ということで極力安直な道具を捜した結果、ガンプラ用のカラーマーカーを試してみることにしました。
UVレジンで作った小物の着色にも使えるという記事をネットで見て、それならPLA樹脂の表面にレジンを塗布してからこのマーカーで着色すればいいんじゃないと思ったわけです。
下の写真は左が造形物を直接塗った場合、右がUVレジンを塗った上からの塗装です。UVレジン案は平らな面で試してみたときは積層痕も消えてわりといい感じだったのですが、ちょっと形状に凸凹があるパーツだと塗りむらが目立ちます。レジンを乾かしてから塗る前にやすりがけをしたほうがよかったかな。
塗装したパーツを装着した結果。頭部パーツもちょっと塗ってみたけどこちらはいまいち感がさらに強い．．． 失敗した夏休み工作みたいになってしまいました。
試作7号機にボディアーマーを装着する
先週制作したロボット骨格試作7号機にボディアーマーを装着してみました。
以前に試作3号機にアーマーのパーツをとりつけたことがありましたが、このころ制作していたい骨格はかなりがっちりしたデザインで各関節の可動域もせまく、見た目の着ぶくれ感が否めませんでした(蛇足ですが、私が子供のころに夢中になった鉄人28号なんかに比べて最近のロボットってすごくスマートというかきゃしゃになっている気がします。)。
試作7号機の骨格は3号機と比べるとだいぶスリムになっているので、これならアーマーを装着しても昨今のロボットして違和感ない程度にできるかなとチャレンジしたしだいです。
腕、肩、脚の3dモデルに対して0.2mmのクリアランスをとって各パーツを覆うようにアーマーのパーツをモデリングしました。骨格のパーツをアーマーのパーツに挿し込むかたちです。骨格パーツにつけたでっぱりがひっかかってアーマーの位置が決まります。
Advnenture 3で出力すると以下のような感じ。挿し込むのにはかなり力がいりますが、その分いったんはまってしまえばずれたりすることはありません。
脚の部分は以下の写真のようになります。骨格(左)の太腿、膝、脛の3つのパーツに対してそれぞれアーマーを装着しました。
試作3号機のときよりもはるかに自由にポーズをとることができます。
ただ、脚部分の可動域は骨格だけのときとそう変わらないほど確保できているのに比べて肩と肘はまだ干渉する部分があり次の改善ポイントです。
ロボットの骨格を作る 試作7号機
次のロボット骨格の設計を行っている途中でそれまで使っていた白のフィラメントを使い切ってしまいました。買いおきのあった赤いフィラメントに切りかえて3Dプリントをおこなったため、試作7号機は本体赤で一部に白のはいった紅白モデルとなっています。
前回、胴体部分にスペースを設けるためがっしりというか、どてっとしたフォルムになってしまいましたが、今回は胸/腹の裏側部分のスペースをある程度残しつつ試作6号機よりはスマートなロボット骨格を目指しています。
ボールジョイントのサイズやスリットの大きさなどの微調整は試作のたびに行っていて関節の可動域とポーズの保持力のバランスは少しずつですが改善されています。
骨格の胸部分にはめ込むようなかたちで白色のボディアーマーもモデリングしました。手足につける防御用のアーマーもデザインしているところです。
ロボットの骨格をつくる 2020年3Dモデリング初め
年末年始は実家のほうに帰っていたのですが、大晦日も元日もノートPCでロボット骨格の3Dモデルをいじっていました。家に戻ってからその結果を3D出力したのが以下の試作6号機です。
ちょっと不格好になってしまいましたが、将来電飾などのギミックを入れたいと考え胸から腹にかけてどれくらいまとまったスペースを確保できるか試してみました。胴体中央にできた空洞は縦横26×17mm, 奥行15mm程度です。単4乾電池をいれるのは無理ですが、ボタン型電池とLEDなら十分はいりそうです。
その他にモデルを変更したのは以下の部分。
①、②：肩と腿のつけ根の冗長な関節パーツを廃止(なくても必要な自由度を確保できると判断)。
③：腰のボールジョイントを回転のみのボールジョイントと軸受け型のジョイントで置き換え。
いずれもポーズをとったときの保持力を高めるのが狙いです。③は胴体内のスペースを広げる効果もあります。
