「機械の手」を作りたい[2] 指の回

「機械の手」を作りたい[2] 指の回

kazusiba
kazusiba (ID1085) 2015/04/28
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前回の続き・・・

考え始めた当初は、
いかに人間の指構造に近づけるかを考えていましたが、今回は少し構造的に考えてみました。
人間の指は本当に手強い・・・

いかに握力を強くするか

機械の手を作るにあたって重要なことは、「自由度」と「力」です。

人間と同じ指の大きさで大きな握力を出し、更に動かすことのできる部分を増やした機械を作ろうと思うと、努力に反して色々と残念なことが起きます。

まずは力の伝え方について。

基本的な指の構造は上図。
力が弱い原因は支点から作用点までの距離支点から力点までの距離より長いところにあります。
作用点(掴む物)の位置は変えられないので、力点の位置を変えるしかありません。

とりあえず、力の向きと支点から力点が離れた状態を保つ為、上のように支点の中心に円の構造を取ります。

作用点にかかる力を大きくするには、
中心の筒構造を大きくして、支点と力点を離してやる必要があります。
手のひら側に突起物があるのは明らかに邪魔なので、甲の側(上図の左側)のみ膨らませます。

そして、不要な部分を取り除いて整理し、滑らかにすると上のようになりました。
結果的に指が曲がると作用点にかかる力が増すという構造になりました。

[↑1間違いが見つかったので、次回訂正します・・・]

第1・第2関節の動作

基本構造は上図。
青の紐を引き、第2関節が曲がると、赤の紐が引かれ、第1関節が同時に曲がります。

さらに、効率的に第1関節を折り曲げる為に上図赤の部品を追加しテンションをかけます。

伸ばしきりロック機構

指が伸びきった時のロック機構は上図。
左側と真ん中を組み合わせ、右のようになります。
Fの形状でGの形状を両側から挟み込むような状態にします。
斜線部分が浮き出ていて、指が伸びきると引っかかりそれ以上回転しないようになります。

戻り方向バネ

動力の数を節約する為、開く方向はすべてキックバネを使います。

詳しくは本体が完成してから・・・

今後の発展

前回紹介した動力源は回転ではなく、直線運動であるため、
引っ張り距離に応じたトルク制御が可能となります。

従来の動力では、鞄などの重い物を持てる仕様で作られた手はなどの脆く力の制御が大変な物を掴むのが難しいというのが問題でした。
ゲームセンターにあるUFOキャッチャーのアームと同じ機構なのですが、これも後に詳しく。

全体構造

ここまでをまとめた結果が上図。
第3関節については青紐が関節の動作に影響されないように、なるべく軸に近づけています。

少し複雑な機構かもしれませんが、一度CADで起こし、3Dプリントしてみたいと思います。
物が出来たらもう少し構造が分かってもらえるかもしれません。
次回はそこら辺を・・・

もう少し暴走を見守ってください。

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