未分類 – ページ 55 – てまりのユニバーサルデザイン

2020年11月23日2020年12月11日

視線操作ロボットアーム

ロボットアームを視線で操作します。「Tobii Eye Tracker 5」で目の動きを読み取り、アーム操縦用のWebアプリを操作しています。

視線で物を掴んだり離したり

視線操作で、てまりを箱の中に入れてみました。

軽作業のシミュレーションです。

身体に重度の障害があっても、目さえ動けば仕事ができる仕組みを作れればと思います。

ちなみに、別の操作UIを用いて、足で操作することもできます。

2020年11月22日2020年12月11日

超広角170度カメラ搭載・ロボットアーム

ロボットアームに取り付けたカメラの視野が狭かったため、超広角カメラに取り換えました。アーム周囲の様子が分かり、格段に操縦しやすくなりました。

170度魚眼Webカメラ

ELPの広角 170度魚眼レンズWebカメラを購入。

基板むき出しで、ロボット組み込みやすいネジ穴も空いています。

アーム装着用カメラケースを３Dプリント

ロボットアームにカメラを固定したいと思います。

装着用のカメラケースをモデリングして３Dプリントします。

フィラメントは強度のあるPLA炭素繊維を使っています。

なかなかピッタリの形状にならず、何度もプリントしました。

カメラをネジ止め

プリントしたカメラケースにカメラをはめ、4か所ネジ止めします。

その後、アームハンド部分の穴にカメラケースを差し込みます。

既にカメラケースは固定されて動きませんが、念のためアームハンドの裏からネジで止めます。

超広角カメラ装着完了

アームハンドにカメラが付きました。

サーボモーターの脇からレンズをのぞかせています。

操縦しやすい！

さすが画角170度。横にあるものも映り込みます。

これだけ広く映っていれば、アームをどちらの方向へ動かせばよいか把握できるため、操縦しやすくなりました。

あわせて操縦画面のUIを、視線操作できるように改修しています。

次回、視線でロボットアームを動かします。

2020年11月21日2020年12月11日

ロボットアームにカメラ装着

ロボットアームにWebカメラを装着しました。遠隔でPC画面を見ながら操縦できます。ただし、画角の狭いカメラだと、操縦が難しいです。

カメラを使ったアーム操縦

ロボットアームにカメラを付け、アームの視界を操縦画面から確認できるようにしました。

子供がカメラ映像を見ながら、てまりを掴んで遊んでいます。

ウェブカメラ「C270」を使う

装着したのはロジクールのウェブカメラ「C270」です。

購入時、1,000円くらいでした。（今Amazonで見たら7,000円）

テレワーク需要で値上がりしましたが、本来は安価で、電子工作にも気軽に使えるWebカメラです。

焦点を調整する

「C270」はオートフォーカスではありません。

アームハンドの先に焦点が合わないため、分解してカメラの焦点を調整します。

写真の歯車みたいなところを回すと焦点を調整できます。

3M VHB両面テープでくっつける

ロボットアームとカメラの接着は、 3MのVHB両面テープを使いました。

接着力も強く、はがすこともできるので便利です。

両面テープでアームにカメラを接着しました。

超広角カメラの方が良い

アーム操縦画面を改修して、カメラ映像を読み込むようにしました。

子供にテストパイロットをお願いしたところ、カメラの画角が60度で狭いため、操縦は難しいようでした。

やはり、操縦のしやすさを考えると、超広角170度くらいのカメラに付け替えたほうが良さそうです。

2020年11月20日2020年12月11日

指一本でたけのこの里を食べる

調整したサインスマートの3軸ロボットアームを使い、たけのこの里を食べます。操作はスマホで指一本。うまく掴んで食べられるでしょうか？

指一本でアーム操縦

ロボットアームで、たけのこの里を掴んで食べました。

身体障害者（手首は動くけど肩は上がらない人）が、自分の好きなタイミングでお菓子を食べるシミュレーションです。

スマホを使い、指一本で操縦できます。

操作画面とアーム制御のコードは以前作ったものを流用しています。
（servo3は無いため削除）

アルコール消毒はしよう

アームでいろいろなものを掴んでいる場合、しっかりアルコール消毒をしましょう。

コロナ第３波も来ているようなので・・・。

24時間介助を必要とする障害者が、ソーシャルディスタンスを保てない問題を抱えていました。

ロボットアームを自身で操作して、介助時間を少しでも減らすのも良いかもしれません。

介助者が遠隔でアームを操作して、ソーシャルディスタンスを保つという方法もあるでしょう。

こんな時代だから、技術導入が進めばと思います。

次回、ロボットアームにカメラを付けます。

2020年11月19日2020年12月11日

ロボットアーム・サーボ位置調整

サインスマートの3軸ロボットアームを使用中、テーブルの上のものを掴めないことに気づきました。真ん中のサーボモーターの初期位置が問題なので、調整します。

手が届かない

テーブルの上に置いたてまりを掴んでみます。

あれ？

アームが90度から下がらず、手が届きません。

サーボモーターの可動域を変えないといけないようです。

サーボモーターを付け直そう

まずはプログラムで、アーム真ん中のサーボモーターの角度を０度にします。

私の場合はobnizでサーボモーターを０度にしました。コードは最後に記載します。

サーボモーターの角度が０度になったら、下の写真のネジを４か所外します。

サーボモーターの角度を変えられるようになったら、アームを折り曲げた状態で、ネジを止めなおします。

テーブルのてまりを掴めた

再度、てまりを掴めるか試します。

問題ないようです。

これでロボットアームを使う最低限の準備が整いました。

ロボットアーム動作確認・調整用のコード

ロボットアームに組み込まれたサーボモーターを、確認・調整する操作画面は、下記のコードとなります。

<html>
<head>
  <meta charset="utf-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1">
  <script src="https://obniz.io/js/jquery-3.2.1.min.js"></script>
  <script src="https://unpkg.com/obniz@3.4.0/obniz.js" crossorigin="anonymous"></script>
  <style media="screen">
    table {
      max-width: 600px;
    }
    th {
      width: 20vw;
      padding: 3vh 3vw;
      text-align: center;
    }
    td {
      width: 75vw;
      padding: 3vh 3vw;
    }
    [type="range"] {
      width: 100%;
    }
  </style>
</head>
<body>

<div id="obniz-debug"></div>
<main>
  <table>
    <tr>
      <th>旋回 = <span id="servo1Val"></span></th>
      <td><input type="range" id="servo1" value="90" max="180" min="0"></td>
    </tr>
    <tr>
      <th>上下 = <span id="servo2Val"></span></th>
      <td><input type="range" id="servo2" value="90" max="180" min="0"></td>
    </tr>
    <tr>
      <th>掴み = <span id="servo3Val"></span></th>
      <td><input type="range" id="servo3" value="0" max="180" min="0"></td>
    </tr>
  </table>
</main>

<script>
var obniz = new Obniz("obniz_ID");

obniz.onconnect = async function () {
  var servo1 = obniz.wired("ServoMotor", {gnd:0,vcc:1,signal:2}),
      servo2 = obniz.wired("ServoMotor", {gnd:3,vcc:4,signal:5}),
      servo3 = obniz.wired("ServoMotor", {gnd:6,vcc:7,signal:8});

  $("#servo1").change(function() {
    servo1.angle($(this).val());
    $("#servo1Val").text($(this).val());
  });

  $("#servo2").change(function() {
    servo2.angle($(this).val());
    $("#servo2Val").text($(this).val());
  });

  $("#servo3").change(function() {
    servo3.angle($(this).val());
    $("#servo3Val").text($(this).val());
  });
}

</script>
</body>
</html>

<html>

<head>

table {

max-width: 600px;

}

th {

width: 20vw;

padding: 3vh 3vw;

text-align: center;

}

td {

width: 75vw;

padding: 3vh 3vw;

}

[type="range"] {

width: 100%;

}

</style>

</head>

<body>

<main>

<table>

<tr>

</tr>

<tr>

</tr>

<tr>

</tr>

</table>

</main>

var obniz = new Obniz("obniz_ID");

obniz.onconnect = async function () {

var servo1 = obniz.wired("ServoMotor", {gnd:0,vcc:1,signal:2}),

servo2 = obniz.wired("ServoMotor", {gnd:3,vcc:4,signal:5}),

servo3 = obniz.wired("ServoMotor", {gnd:6,vcc:7,signal:8});

$("#servo1").change(function() {

servo1.angle($(this).val());

$("#servo1Val").text($(this).val());

});

$("#servo2").change(function() {

servo2.angle($(this).val());

$("#servo2Val").text($(this).val());

});

$("#servo3").change(function() {

servo3.angle($(this).val());

$("#servo3Val").text($(this).val());

});

}

</script>

</body>

</html>

次回、ロボットアームを使ってお菓子を食べます。

2020年11月18日2020年12月11日

ロボットアーム・クイックシュー

サインスマートの3軸ロボットアームが自立しません。自立させるため三脚に取り付けようと思います。三脚とアームを接続するクイックシューを３Dプリントしました。

ロボットアームの底

サインスマートのロボットアームの底には、何かと接続できるように穴がたくさん空いています。

穴の位置やサイズを計測して、三脚用のクイックシューをモデリングします。

クイックシューを３Dプリント

フィラメントはPLA炭素繊維を使い、クイックシューを３Dプリントしました。

ある程度負荷がかかるパーツなので、強度が大事です。

クイックシューとあわせて、8mmボルトも印刷。

強度が心配な場合、ボルトは金属製のものを購入しても良いでしょう。

クイックシュー組み立て

ボルトをクイックシューの裏側から挿します。

三脚に取り付け。ピッタリです。

クイックシューをアームに装着

クイックシューの６つの突起を、アームの底にある穴に挿します。

さらにボルトで固定します。

これで、そう簡単にはズレません。

アームを三脚に装着

最後にクイックシュー付きアームを、三脚に装着します。

三脚に装着するメリットは、いくつかあります。

台に合わせて高さ調整ができること。
角度微調整が出来ること。
折りたたんで持ち運びできること・・・など。

実際に三脚に装着した状態で、アームを動かしても、ブレずに安定していました。

引き続き、アームのサーボモーターの初期位置が悪いため、調整を行います。

2020年11月17日2020年12月11日

obniz BoardでMG995サーボモーターを動かす

サインスマートのロボットアームを動くようにします。動力のサーボモーター「MG995」にobniz Boradをつなぎます。初代「obniz Board」の場合、別電源なしで動作するようです。

「obniz Board 1Y」導入

はじめに「obniz Board 1Y」を、ロボットアームの「MG995」につなぎました。

obniz Boardは、IoTを簡単に実現できるマイコンボードで、「1Y」が付くバージョンは乾電池で1年使うこともできる設計です。

「1Y」をロボットアームに使うには、少し無駄があるかもしれません。

動かない！たぶん電流不足

「obniz Board 1Y」でロボットアームを操作中、ボードの液晶が真っ白になり、頻繁に再起動してしまいます。

アームが止まってしまい、使えません。

たぶん、サーボモーター「MG995」の電流不足でしょう。

obniz公式ページにある「ioから直接電源供給を確認したサーボモーター一覧」には、「MG995」が載っていません。

サーボモーターは別電源を用意する必要がありそうです。

初代「obniz Board」なら動く

別電源の用意が大変なので、試しに初代「obniz Board」に交換してみました。

すると、問題なく動きます！

ioピンからの直接電源供給は、簡単でありがたいです。

写真左手前が「obniz Board 1Y」。右奥が「obniz Board」です。

握力を試してみる

やはり、サーボモーター「MG995」だと、力強いです。

試しに掴んだてまりが潰れそう。

今度は調理用の測りを掴んでみました。

最大計測1kgを超えて、測れません。

1kg以上の握力があれば、掴めるものも多いでしょう。

これでサインスマートのロボットアームを最低限動かせるようになりました。

次にロボットアームの土台を作ります。（今は仮で、モバイルバッテリーを重石にしてますが不安定です。）

2020年11月16日2020年12月11日

サインスマートのロボットアームに交換

SunFounder（写真左）からサインスマート（写真右）のロボットアームに乗り換えようと思います。しかしトラブルはつきものです。

検証には十分役立ったSunFounderアーム

しばらくSunFounder社のロボットアームを実験に使っていました。

使用中、１つ大きな問題がありました。

ハンド部分を動かし、物を掴んだり離したりしているうちに、ネジがゆるんでいきます。

ネジの問題か、組み立ての問題か不明ですが、検証には十分役立ったので、もう少し丈夫なロボットアームに交換したいと思います。

サインスマートのロボットアームに交換

金属製の丈夫さ、サーボモーターのパワー、可動部分は3軸で十分。

この3つの理由で、サンスマート社のロボットアームを選びました。

Amazonの評価はあまり良くなく、冒険です。

商品のアームは、紙袋、プチプチ、ラップに巻かれて届きました。

箱に入ってないんですね。

破損していた

開封すると、サーボモーターとアームを接続するプラスチックが破損していました。

やっぱり、あの梱包はまずいですね。

そして金属製のアームですが、負荷のかかるところはプラスチックということを知りました。

返品と再購入

破損しているプラスチックパーツを３Dプリントしようとも思いましたが、パーツには精密さが必要で、家庭用のFDM３Dプリンターでは難しそうです。

下手にいじる前に返品することにしました。

返品は意外と簡単で、自宅までクロネコヤマトが取りに来てくれます。

助かります。

そしてこりずに再購入しました。

※2020年11月17日追記

返品申し込みと再購入をして24時間後、クロネコヤマトさんが新品のお届けと、破損していたアームの回収に来てくれました。

この社会システムはすごい・・・。

さっそくサインスマートのロボットアームの動作確認をしました。

2020年11月15日2020年12月11日

ロボットアームでエサやり　リモートふれあい

最近はロボットアームを制作しています。ふと、ロボットアームでモルモットに遠隔でエサをあげたくなりました。コロナの影響で、動物との触れ合いもリモートになるかもしれません。

ロボットアームでエサやり

ロボットアームで、モルモットにエサをあげてみます。

ネット経由で操作できるため、離れた場所でもエサをあげられます。

動物のふれあいもリモートに？

上野動物園にモルモットと触れ合えるコーナーがありました。

しかし、コロナの影響で長期休止中です。（2020年11月現在）

動物とのふれあいも、リモートを考える時代かもしれません。

もしかしたら動物的には、子供たちにべたべた触られるより、ストレスが減って良いかもしれません。

エサは手渡しがベストとは限らない

機械を介してエサをあげるのは楽しいのか？

そう考えたとき、上野動物園のクマのエサやりを思い出しました。

ベルトコンベアを回して、遠隔でクマにエサを届ける体験です。息子たちが喜んで、お金を投じたのを思い出しました。

どちらかというと、ベルトコンベアを動かすことが楽しいようです。

エサあげはミッションで、メカの操縦が目的だとすると、例えリモートで映像を見ながらエサをあげても、アームを操作できるのは楽しいでしょう。

マウスでロボットアームを操縦

前回までスマホ操作でしたが、一度PCのマウス操作に変えています。

最終段階で、視線操作に変えようと思います。

その前にロボットアームの不具合が出たので、別のアームに替えます。

2020年11月14日2020年12月11日

ロボットアーム操作画面のUI改善（レベル2）

遠隔操作可能なIoTロボットアームを作っています。前回作ったスマホ操作画面をもっと改善します。4つの関節を持つアームを、指一本で操作できるようにしました。

てまりを箱に入れる操作

ロボットアームの操作の様子です。

片手、一本指で操作しています。

アームで掴んだてまりを箱に入れてみました。

見ないで分かる操作画面

大幅にスマホの操作画面を改修しました。

ロボットアームを見ながら操作できるよう、スマホ画面は見ないで操作するUIとします。

そうすると、タッチパッドのようなUIになりました。

画面キャプチャでは分かりませんが、格段に操作しやすくなっています。

指一本で操作でき、タップで物を掴んだり、離したりします。

子供のテスト操縦

ロボットアームを組み立てた長男に、操縦を試してもらいました。

操縦2回目でコツをつかみ、10秒かからずに、てまりを箱に入れています。

・・・ゲーム慣れしてるからか、私よりうまいです。

操作画面とアーム制御のコード

操作画面と、ロボットアームを制御するObniz用のコードです。

<html>
<head>
  <meta charset="utf-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1">
  <script src="https://obniz.io/js/jquery-3.2.1.min.js"></script>
  <script src="https://unpkg.com/obniz@3.4.0/obniz.js" crossorigin="anonymous"></script>
  <style media="screen">
    body {
      margin: 0;
      padding: 0;
      background-color: #000;
    }
    #pad {
      position: absolute;
      top: 0;
      right: 0;
      bottom: 0;
      left: 0;
      margin: auto;
      overflow: scroll;
      border: #999 solid 1px;
      width: 360px;
      height: 360px;
      margin: auto;
    }
    #pad::-webkit-scrollbar {
      display:none;
    }
    #controller{
      width: 1080px;
      height: 1080px;
      background-size: 30px 30px;
      margin: 0 auto;
      background-image: radial-gradient(#444 15%, #222 20%);
      background-position: center;
      text-align: center;
      font-size: 45px;
      line-height: 960px;
      color: #999;
    }
  </style>
</head>
<body>

<div id="obniz-debug"></div>
<main>
  <div id="pad">
    <div id="controller">
      +
    </div>
  </div>
</main>

<script>
var obniz = new Obniz("obniz_ID"),
    $pad = $("#pad"),
    isGrab = false;

obniz.onconnect = async function () {
  var servo1 = obniz.wired("ServoMotor", {gnd:0,vcc:1,signal:2}),
      servo2 = obniz.wired("ServoMotor", {gnd:3,vcc:4,signal:5}),
      servo3 = obniz.wired("ServoMotor", {gnd:6,vcc:7,signal:8}),
      servo4 = obniz.wired("ServoMotor", {gnd:9,vcc:10,signal:11});

  var setPad = function() {
    $pad.scrollTop(320);
    $pad.scrollLeft(360);
  };
  setPad();

  $pad.scroll(function() {
    var x = Math.round($(this).scrollLeft() / 4);
    var y = Math.round($(this).scrollTop() / 4);
    servo1.angle(180-x);
    servo2.angle(180-y);
    servo3.angle(60-y);
  });

  $pad.on('click', function() {
    if(isGrab){
      servo4.angle(30);
    }else{
      servo4.angle(90);
    }
    isGrab = !isGrab;
  });

  var reset = function(){
    isGrab = false;
    servo1.angle(90);
    servo2.angle(90);
    servo3.angle(0);
    servo4.angle(0);
  };
  reset();
}

</script>
</body>
</html>

100

<html>

<head>

body {

margin: 0;

padding: 0;

background-color: #000;

}

#pad {

position: absolute;

top: 0;

right: 0;

bottom: 0;

left: 0;

margin: auto;

overflow: scroll;

border: #999 solid 1px;

width: 360px;

height: 360px;

margin: auto;

}

#pad::-webkit-scrollbar {

display:none;

}

#controller{

width: 1080px;

height: 1080px;

background-size: 30px 30px;

margin: 0 auto;

background-image: radial-gradient(#444 15%, #222 20%);

background-position: center;

text-align: center;

font-size: 45px;

line-height: 960px;

color: #999;

}

</style>

</head>

<body>

<main>

</div>

</main>

var obniz = new Obniz("obniz_ID"),

$pad = $("#pad"),

isGrab = false;

obniz.onconnect = async function () {

var servo1 = obniz.wired("ServoMotor", {gnd:0,vcc:1,signal:2}),

servo2 = obniz.wired("ServoMotor", {gnd:3,vcc:4,signal:5}),

servo3 = obniz.wired("ServoMotor", {gnd:6,vcc:7,signal:8}),

servo4 = obniz.wired("ServoMotor", {gnd:9,vcc:10,signal:11});

var setPad = function() {

$pad.scrollTop(320);

$pad.scrollLeft(360);

};

setPad();

$pad.scroll(function() {

var x = Math.round($(this).scrollLeft() / 4);

var y = Math.round($(this).scrollTop() / 4);

servo1.angle(180-x);

servo2.angle(180-y);

servo3.angle(60-y);

});

$pad.on('click', function() {

if(isGrab){

servo4.angle(30);

}else{

servo4.angle(90);

}

isGrab = !isGrab;

});

var reset = function(){

isGrab = false;

servo1.angle(90);

servo2.angle(90);

servo3.angle(0);

servo4.angle(0);

};

reset();

}

</script>

</body>

</html>

※サーボモーターをどの角度で組み立てたかにより、angleに入れる数字は変わります。

次回、ロボットアームで動物にエサをあげます。