スポンサーサイト

上記の広告は1ヶ月以上更新のないブログに表示されています。
新しい記事を書く事で広告が消せます。


にほんブログ村 その他趣味ブログ LEGO・ブロックへ

ジャイロかたつむり - プログラム編

こんばんは、matkです。

NXTソフトウェア(NXT-G)によるプログラミング編ですが、なかなかシンプルです。

シンプルに書けたのは、以前の記事で紹介しましたHiTechnic Motor PID Blockのおかげです。まずはそのインストール手順を説明したいと思います。

●1. ここから、名前とemailアドレスを入力して、「Proceed to Download」をクリックしてダウンロードします。

●2. どこでもいいので好きなフォルダに入れて解凍します。

●3. NXTソフトウェアを立ち上げます。エネルギーメーターの時と同じようにメニューバーの[Tool]-[Block Import and Export Wizard...]を選びます。

●4. すると以下のような画面が表示されるので、「Browse」で●2.で解凍したフォルダを選びます。すると、下の欄に実際にImportするものが表示されますので、クリックで選択して、最後に「Import」を押します。
WS000003_20110707001902.jpg

●5. すると、Advanced(1番下)のコーナーにアイコンが追加されます。
WS000004_20110707001902.jpg

これを使って作成したプログラムが以下になります。
gyro_snail.png

はじめにクイッと動かすモーター(C)と円盤をまわす2つのモーター(AB)が並列処理になっています。
クイッと動かす方の処理を順に説明していきます。

1ブロック目: 円盤を回しはじめるのに時間がかかるので3秒待っています。
2ブロック目: 今のCモーターの位置を“巻尺”の「0」に設定します。
3ブロック目: ゆっくり“巻尺”の「-60」まで移動
4ブロック目: ループの中を繰り返します、という意味。
5ブロック目: 超音波センサーの値が○○cm以内なら…
6-9ブロック目: 90cm以内なら、ゆっくり「60」まで移動して「-60」までクイッ。90cm以上なら、「60」までクイッ。「-60」までクイッ。

補足としましては、2ブロック目の“巻尺”の初期値の指定方法は、4通りあります。
・1. 今の位置を「0」にする。
・2. 時計回りにいけるところまで回して、止まったらそこを「0」にする。
・3. 反時計回りにいけるところまで回して、止まったらそこを「0」にする。
・4. 時計回りにいけるところまで回して、止まったらそこを「a」に。反時計回りにいけるところまで回して、止まったらそこを「b」に。aとbの真ん中を「0」にする。

最後の4.例は、この動画の1:30ごろを見ていただければ分かりやすいと思います。

走行能力としましては…効率はとても悪いです(笑)また、首を円盤と連動して振っているので超音波センサーの値が安定しません。そこが可愛いんですけどね。

にほんブログ村 その他趣味ブログ LEGO・ブロックへ
スポンサーサイト

ジャイロかたつむり - 動作説明編

こんばんは、matkです。

一部(だけ)で好評な前の記事で作りましたジャイロかたつむりの動作の説明をします。

まずはジャイロ効果によって動こうとする向きについてです。
動画のはじめにゆっくり左に傾いてから、クイッと右に傾く時があります(0:11-0:12)。下の図はその時のジャイロかたつむりを後ろ方向から見たものを図示したものです。
gyro_effect.png

クイッと動かす前は円盤は図中の左側の水色の位置にいます。の矢印の方向に高速に回転しています。その回転軸を右手でつかみます。つかみ方は上からつかむのと下からつかむの2通りありますが、の矢印の向きと指の付け根→指先の向きが一致する方を採用します。上の図では上からつかむことになります。その際に、Good Job!と親指を突き立てた方向が、円盤を貫通している立体的なの矢印の方向になります。この立体的なの矢印を高校物理の用語では「角運動量ベクトル」と呼びます。

同様に、次はクイッと動かす(オレンジ色の矢印)ほうも考えます。このクイッと動かすのも回転ですので、同じように角運動量ベクトルを考えることができて、それが手前から奥に向かって伸びている立体的なの矢印になります。

さて、ジャイロ効果によって動こうとする向きは?と言いますと、結論としては「円盤の角運動量ベクトルをクイッと動かす角運動量ベクトルに重ねようとする向き」すなわち、図中の立体的なの矢印の向きに力が加わります。今回のジャイロかたつむりではNXT本体がやや後ろにあるため重心が後ろに偏っており、また、車輪は前進しかしないように細工がしてありますので、結果として右前方向にスケートで滑っていくように動きます。

動画の次の動き(0:13-0:14)では、右に傾いた円盤をクイッと左に傾かせることで、左前方向に移動します。これも全く同様に考えればOKですので省略します。この右前方向への移動と左前方向への移動で前進ができることになります。

次はジャイロかたつむりの方向転換に関してですが、これは簡単で、クイッと動かさずにマッタリと動かすと移動の(円盤じゃない方の)角運動量ベクトルが小さくなりすぎて、ジャイロ効果は無視できます。力が働かずに動きません。ですので、例えば動画の中では、「右に傾ける時はマッタリマッタリ。左に傾ける時はクイッ。」を繰り返しています。すると、左前方向にしか移動しませんので、結果として左向きに方向転換できることになります。

にほんブログ村 その他趣味ブログ LEGO・ブロックへ

ジャイロかたつむり - 組み立て編

こんばんは、matkです。

ジャイロ効果だけで動くものが作れました!車を作るつもりが…どう見ても「でんでん虫」です。動き方もなかなかキモく、逆に家族には好評です。

写真は順に、左から、上から、裏から、正面から、後ろから、円盤部分(でんでん虫の殻の部分)のアップです。

CIMG5023.jpg CIMG5024.jpg CIMG5028.jpg

CIMG5025.jpg CIMG5026.jpg CIMG5027.jpg


回転部分を1モーターにして4輪にした試作2号機は、パワー不足で円盤の回転不足になり、ジャイロ効果が十分に得られずにボツに。結局2モーターで円盤を回すかたちに戻りました。そこから、決まった方向に前進するように組み立てるのに苦労しました。結局、オレンジブックのしゃくとり虫のところにありました仕組み(片方にしか回らない歯車:爪車やラチェットと呼びます)を参考に、というかほぼ借用しまして実現しました。詳細は裏からの写真をご覧ください。

動画は以下の通りです。なかなか動きがよくて、結構気に入ってます。



プログラミングではHiTechnic Motor PID Blockを使いましたので、それを次回の記事に書く予定です。

にほんブログ村 その他趣味ブログ LEGO・ブロックへ

ジャイロカー - 組み立て編 (試作1号機)

こんばんは、matkです。

ジャイロカーと一般に言えば、ジャイロ効果を使ってバランスをとって安定に走行する車を指すみたいです。例としては、こういうの。これはこれで素晴らしいと思いますが、僕は今は、「ジャイロ効果だけで移動するもの・車」をジャイロカーと名づけて、作ろうとしています。

試作1号機が昨日の深夜できましたのでアップします。写真は左から順に、横の斜め上から、正面から、裏からです。

CIMG5013.jpg CIMG5014.jpg CIMG5015.jpg

まずはフライホイールを少し小型化し、モーター2つで回すようにしました。また回りをリフトアームでかっちり囲ったので安定に回すことができるようになりました。回転数は測っていませんが、1500rpmは出ていると思います。また前輪は車輪ではなくて、玉を入れたコロのキャスターにしました。摩擦を抑えるためです。

これで高速に回してクイッとすると、おしりに重心があるため、コロキャスター側が豪快に横っ跳びします。しかし前に進むことはできませんでした。また、コロキャスターもある程度移動すると玉が区画内の隅にいって、それ以上は転がらず、摩擦が上がってしまうため、あまり意味がありませんでした。

2号機ではとにかく前に移動…というか好きなところへ移動できるのを目標に作ろうと思います。ちゃんと動いたら動画にします。実はもう完成目前なんですが…。今日は12時間ほどビルドしてしまいました。手が痛い。

にほんブログ村 その他趣味ブログ LEGO・ブロックへ

ジャイロ効果を試す

こんばんは、matkです。

五十川氏のレゴジャスターの記事に触発されて、「これは自分でも色々試してみねば!」と思いチャレンジしました。

ある程度重くて平らなものを高速にまわして、クイッと曲げればええんやろ、と思って安易に作ったのが以下の写真です。
CIMG5008.jpg CIMG5005.jpg CIMG5006.jpg 

これをモーターのパワー100で回して、色々な向きでやってみたところ、「おおッ、こっちに行きたがりますか!」とは体験できたものの、調子に乗ってクイクイしているとフライホイールが歪むわ、軸は歪むわでキチンと力が腕に伝わってきません。力が発生するポイントが思ったよりも内側にあります。全体をリフトアーム等でかっちり囲わないと強度が足らずにうまく行かないようです。

回転数もどれくらいか測りました。モーターを50回転させて、おおよその所要時間(秒)をストップウォッチで測って求めました。すると、30秒弱でモーター50回転、フライホイール250回転(=50x40歯/8歯)なので、約500rpmちょっとでした。ここのモーターまとめ記事にはNXTのモーターは170rpmと書いてあったので、単純に5倍の850rpmいけるかなと思っていたら、やはり重さがかかると少し回転数が下がるみたいです。ちなみに五十川氏の記事のコメントには1500rpmとありました。ギア比が違うんでしょうか。

このマシンの円盤を縦にしてグルグル回して、円盤をクイッと倒した時のジャイロ効果で生じるトルクの大きさを概算してみますと(間違ってたらごめんなさい)、
・円盤の慣性モーメントが 1/2 * M * r^2 = 0.5 * 0.16(kg) * 0.12(m)^2 = 0.001152 (m^2 kg)
・円盤の角速度は 2PI * 510/60 = 2PI * 8.5 (/s) = 53.407 (/s)
・クイッと回す角速度はおおよそ PI/6 (/s) = 0.52360 (/s)
結果、トルクの大きさは 0.001152 * 53.407 * 0.52360 = 0.0322 (N m)になります。
これは体重50kgでちょっとやせてる体型の人間(半径15cmの円柱とみなします)がロープにぶら下がっていたら、角加速度 約3.3°(/s^2)を生じるトルクになります。3秒の間クイッと回し続けてからストップしたら、ぶら下がっている人は10°/秒ぐらいの角速度で回ることになります。

この「ロープにぶら下がっていたら」すなわち「摩擦がほとんどなかったら」というのがポイントで、摩擦がある程度大きいと動かないぐらいのトルクの大きさと思います。もしもっとトルクを大きくできて、強度をもった構造ができたら、フライホイールと自由に動くキャスターだけを持っているジャイロカーを作成しようと思っています。動力はジャイロ効果だけで進むというジャイロカーです。そもそもできるんかな?もう少し粘ってみます。

最後にこんな記事を見つけました。テレビの回転台みたいのに乗ってます。

にほんブログ村 その他趣味ブログ LEGO・ブロックへ
リンク
フリーエリア
プロフィール

Author:tsukuba.lego
●主な登場人物
koba : 会長. RCX, WeDo, NXT1.0, NXT2.0を持つ.
matk : 副会長. 2010年夏にNXT2.0を購入, 20年来のレゴ熱復活.
●会員募集中です!小学生から歓迎. 近日月1ぐらいで集まる予定.
mail:tsukuba.lego@gmail.com
YouTube (tsukubalego)
Twitter(tsukubalego)

カテゴリ
最新記事
最新コメント
月別アーカイブ
検索フォーム
RSSリンクの表示
ブロとも申請フォーム

この人とブロともになる

QRコード
QR
最新トラックバック
上記広告は1ヶ月以上更新のないブログに表示されています。新しい記事を書くことで広告を消せます。