3.1 座標系の設定 モデリングに入る前に Fusi 。 n360 の設定を変更します。今回の記事を執筆する際に分かったのです が、 Fusion360 と ROS では座標系の定義が異なるので、デフォルトで使用していると出力したモデル が意図しない方向を向いてしまいます。座標系の定義は、右手系、左手系、などと表現される事が多い ですが、 Fusion360 も ROS も右手系です。ただし、 Fusion360 は親指を上に向けた場合、 XYZ の順で 中指、親指、人差し指、一方の ROS は人差し指、中指、親指、となりそのままでは回転がかかったモ 方向が十 X になるよう設定を変更します。まずは Fusi 。 n360 の右上にあるメニューから基本設定を選 デフォルトの設定では、手前方向が十 Z 、上方向が十 Y になっていますが デルが出力されてしまいます。 ROS 用に設定を変史する手順を紹介します。 これを手前方向が十 X 、上 びます。 0 nomumu マ ②マ 0 オフラインで作 マイ 1 ロ〕ァイル 基ホ定 Autodesk Account rlOmLJml-J マ 0 ッサインアウト 開いた基本設定画面から、既定のモデリング方向メニューで Z ( 上方向 ) を設定し、適用します。 F 基本設定 API ディン レンダリンヴ CAM 図面 シミュレション マテリアル メッシュ ヴラフイウうス ネウトワう テータ収集およ V 単位と値の表示 シミュレション 一般的なⅢの動作を ] ント 0 応する境謚定 ュ、材言語日本語 ヴラフィ眄スドうイ時自勤遺択 オフラインキウシュ期問旧数 ) [ 可 : 〕こ : : : : : : 〕 ] 既定の単位 デイン シミュレ、 フレビュ、 定にす ション 開じるときに自勤ージョン管理 自勤修復のす 画面移勃、ズム、オービウトのショトカット AutodeskA360 の退知を表示 ] マンド内のエラーと警告を表示 定の計測を表〒 コマンドフロン ツルチッフを表示 定のモデリンヴ方向 ジェスチやべ・一スの表示ナビゲーションを使用 ビュー回転を有効化 ズーム方向を反 既定のオ、ビットタイプ ロ Y ( 上方向 ) Y ( 上方向 ) Fusion 拘東オ・一ビウト ロ Z ( 上方向 ) 通用 キンセル
3.2 モデリング それではモデリングについて説明を進めていきましよう。 # 03 では各関節にモックアップ用のジョイ ント部品を作成していましたが、サーボが取り付け出来るように置き換えていきます。また基板やケー プル類を組み込むのでそれらを通すための穴、組み立て用のネジ穴も作成します。 各説明において全体像をイメージしやすいように、完成状態のモデルを先に示しておきます。
3.2.1 サーボ まずはサーボをモデリングする必要があります。サーボの実物をノギスで測って 3D モデルに落とし 込んでいきます。サーボは長方形と円だけで描ける単純な形状なので、スケッチに書き起こした寸法図 形を一作成ノイし出しノでサーボの形に整えていきます。 ヒ。タっと寸法が出るの部分は大丈夫ですが、シールがある部分、抜き勾配 ( 樹脂製品を金型から取り 外すために設けられる傾斜 ) がある部分等はサイズがうまく取れない場合があります。筆者の場合、あ まり設計に影響しないならこういった部分を感覚で良さそうな数字に揃えてしまうことが多いです。 3D プリンタで出力するためのデータなら、ほんの気持ち分大きく作る方がすんなりはめ込み出来るよ うなこともあるでしよう。メーカーによってはサーボの寸法がわかるデータを公開していることもあり ます。公式で図面データが人手出来る場合はそれらを利用する方が正確ですね。モデリングの結果は次 のようになりました。ケープルはモデリングしていませんが、ケープルの引き出し穴はフレームの十渉 チェックに必要なので作図してあります。 実物の工ッジにはもう少し丸みがあるのですが、重要ではないと判断して特に加工していません。フ ァイナルギアもケースから飛び出ている部分の寸法が分かればよいので、単純な円で作成しています。 一方でサーボの耳の穴は固定に利用するので精度が重要です。気を付けて寸法を測りました。固定には 2mm 径のネジが合います。サーボ側面のラベルはカメラで撮ったものを下絵機能で貼り付けました。 設計に必要な部品ではありませんが、簡単な作業で本物っぽくなるので作成して損はありません。 12
モデリングの段階で真鍮線を通そうと考えていたので、後頭部バーツには差込ロとなる穴を開けてあ ります。 22 流行や TPO に合わせて付け替えたりも出来ますね。 こうやって別のパーツに分けて抜き差し可能な設計にしておけば、運搬時に壊れないよう外したり、
4 びじゅあり = ぜ。しなんま鬆 というわけで 次はソフトウェアなんだけど このパソコンに 良いソフトが・・・ ん ? そういえば 服は着てないの ? さあ ! 設計データの 3D モデルを 見ながら識樺ちゃん好みの 動きを作ってみよう ! 機体が表示されてる ! 0 5 服はちょっと難しくてね ? 演算とかモデリングとか 24
5.1 STL ファイルを出力する RViz では DAE 、 OBeL STL の 3 種類の 3D モデルデータを扱うことが出来るようです。 この中から 今回は Fusi 。 n360 が出力可能な STL 形式を採用して進めて行きます。 さて、再び Fusion360 の操作です。 3D モデルを STL 形式で出力するのに最も簡単な操作は、一ファ イ / - た刀ブツンノメニューで 3D プリンタ用のデータとして出力する方法です。この時に気を付けな いといけないことは、 3D モデルの回転中心を原点に合わせておくことです。サーボであれば下図のよ うに出力軸の中心を XYZ 軸の原点に合わせた状態で出力します。出力するデータをあらかじめ原点に 寄せておくことで、 RViz 側で楽に扱えるようになります。なお STL 出力データで上では原点からのモ デル位置が維持されるため、顔、髪、耳といったパーツ間の位置関係は組み立てた状態を維持したまま 出力すると都合が良いです。回転の中心を合わせるのがポイントです。 択マ 0 30 フリント メッシュをフレじュー 三角形の数 リファインメント リファインメントオフション マ出力 フリントユーティリティに送信 ー OK キャンセ ) い 3D モデリングした各部品を STL に出力し、組み合わせれば y 。 bicon が組み上がるように準備しま す。今回は以下のモデルを STL 出力しました。 BootsLeft . stl B00tsRight. stl Face . stl HairBack. stl ArmLeft . stl ArmRight. stl B0dyLeft. stl BodyRight. stl HairFront . stl KemonomimiLeft . stl KemonomimiRight. stl LegLeft. stl LegRight. stl SG92R_horn_X. stl SG92R_horn i. stl S692R servo. stl 27
3 ハードウェアの説明 それでは # 03 で紹介した外装にサーボを組み込んでいく手順を紹介していきましよう。 3D モデリン グには # 03 で紹介しました Fusion360 を引き続き使用します。 Fusion360 の操作に関する内容は # 03 で 紹介しましたので、本章ではサーボをどのように組み込んでいったのかに注目して説明を進めようと思 います。 Fusi 。 n360 の操作に関する参考書やネット記事はかなり充実してきたと思いますので、細かい 操作に関しては他の情報ソースにお任せしようと思います。本書では具体的な作例の紹介に注力しま す。 今回作成していく口ボットには次の部品を組み込みます。 ・サーボ (SG92R) 5 っ サーボも設計時の予定通りの SG92R を、合計 5 っ使用します。 Amaz 。 n や秋月電子などでひとつ 500 円で購人出来る財布に優しいサーボです。 5V 電源で動作するので、簡単な電子工作用に使用す る目的にはとても相性が良いです。 ・ Edison と PWM 基板 # 02 で紹介した Edison からサーボを制御する回路を搭載します。 Edison には Sparkfun 製の Base プロック、 UART プロック、 12C プロック、 PWM 制御用には PCA9685 基板を使用しています。 What you rnake? ・電源 (5V) のケープルと分配基板 内部にバッテリーを組み込むことも検討したのですが、今回は外部からの 5V 電源に接続して動か すことにしてみましよう。