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・４足歩行ロボットの組み立て　その２（２０１８．５．１４）


４．前脚・後脚（リンク）の製作
４足歩行の原理は、動力ユニットのシャフトに取り付けたクランクが連接棒と従動節を揺動するいわゆる「てこクランク機構」が、前後脚・左右脚を互いに１８０度の位相を持って駆動することによります。もし各脚がリンク揺動平面以外の方向に剛性を欠くと歩行が不安定となり、逆に剛性を高めようと接続（回転）部の遊びを限定すると、摩擦による抵抗が無視できなくなります。多くの既存モデルがこの問題を抱えており、リンク機構の実装方法に工夫を凝らす必要があります。プロトモデルの段階で確立したのが、３ｍｍ厚アクリル板を３枚重ねる構造とし、接続（回転）部で一方の１枚を他方の２枚が挟み込む方法です。接続（回転）部に一定の遊びを与えても、リンク揺動平面以外の方向に対する剛性が保たれます。＊画像を右クリックしてＤＸＦファイルをダウンロードできます。
ＤＸＦファイルをＣｏｒｅｌＬａｓｅｒに送り、必要な部品を製作します。	３ｍｍ厚アクリル板は１５ｍｍ／秒程度の速度で切断出来ます。
重ね合わせる３枚のうち、外側の２枚と中心の１枚で材質（色）を別のものにします。	先に外側に使用する部品を、透明アクリル板から切り出します。
接続部での剛性を低下させないため、回転範囲に含まれない部分は極力材料を残してあります。	続いて中心に挟み込まれる部品を製作します（ＤＸＦファイルは共通です）。
３ｍｍ厚黒色のアクリル板を使用します。透明アクリル板で挟むことでデザイン性を向上させます。	レーザー加工機のカバーを閉じた外側から撮影しています。２段のファンにより有害ガスを排気します。
中心に挟まれる黒色アクリル製部品を切り出しました。ここでも端材を無駄なく利用します。	前後・左右４脚分の製作に必要な全部品です。
表裏の保護シートを剥がします。剥がし難いのは切断線に沿って溶着が起こっているためです。	組み立て前の準備が全て整いました。
下腿に相当するリンク（連接棒）です。黒色部品を中心に透明部品で外側を挟みます。	中ほどにクランク軸が通る穴が開いています。位置を正確に合わせるためネジを通しておきます。
穴が一致しつつ３枚とも垂直に並ぶよう、スコヤを当てて修正しクリップで固定します。	接着剤に付属する専用スポイトは、まるで役に立ちません。小型のピンセットが便利です。
ピンセットの隙間に接着剤を含ませ、部品の接合端に少量注ぎます。	ほとんど瞬間的に接着しますがクリップで数分間保持します。
大腿に相当するリンク（従動節）です。この３枚の位置合わせには注意が必要です。	両端がともに接続（回転）部となるため、中心に挟む部品の位置を正確に合わせる必要があります。
接続する相方の部品とともにネジを通しておきます。スコヤを当て垂直に揃えます。	クリップで押さえたまま接着剤を流し込みます。
反対側からも接着剤を入れます。接合面全体には行き渡りませんが強度は十分です。	中心の黒色、外側のクリアから成るメカニカルな印象の脚部品です。
４脚分の部品（リンク）が用意出来ました。ところで、歩行時は一瞬を除いて２脚で接地する状態が続きます。下腿の先端（接地部分）が「点」であると２点接地となり自立できないことになります。対策を考えなければなりません。
１２ｍｍ径のアクリル棒材を用意します。４４ｍｍの長さに４脚分切り揃えます。	スライドソーの汎用チップソーで切断するとかなり発熱し、切り口の周囲にバリが残ります。
バリを丁寧に取り除き、下腿先端の円形切り欠き部分に取り付けます。	スライドソーにより切断面は長さ方向に対して正確な垂直を保っています。
密着した状態で接着するだけで正確に組み立てられます。	自立補助用のアクリル棒を取り付けたことで、対角方向に並ぶ２本の「線」で常時接地することになります。
下腿に相当する連接棒、大腿に相当する従動節、２本のリンクをネジで接続します。	ネジ穴位置の誤差を解消するため、接続した状態でドリルを貫通させます。
本体外側から、ワッシャを介してネジを通します。	反対側にもワッシャを介し、１枚目のナットを「遊び」を残して入れます。
リンクの揺動によりネジやナットが回転して緩む可能性があります。ナットをもう１枚入れます。	１枚目のナットを固定した状態で、２枚目のナットを強く締め込みます（ダブルナット）。
４脚の組み立て完了です。ネジ止めに遊びがあるので接続部は自在に動きます。同時に、揺動平面以外の方向に対して高い剛性が保たれています。安定した歩行性能が期待できます。４足歩行ロボットの組み立て　その１へ４足歩行ロボットの組み立て　その３へ
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