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工学入門の質問
工学入門したい中学２年生です。 手始めに作ってみたいのは、十分に可動性のある関節を４つ作って多脚戦車を象った物を作ってみたいす。 そこで何処から手を付けていいのでしょう？ それと予算はどのくらい用意したらいいのでしょう？ どのくらい本気かは、コンクールや大会や将来エンジニア目指すまでは行かないぐらいで、学校に持って行ったらかなり自慢できるぐらいのものを作りたいです。
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いきなり関節４つではなく，まずは関節１つ２つ程度で作っては如何でしょう？ 地道なので敬遠されるかも知れませんが，着実に技術を習得する王道でもあります． キットのものは，確かに作った動いたでは良いのですが， 自分の頭で考えてその技術をモノにしたとはいかないように思います． どんなに単純で簡単なものでも，自分で考えて作ったものが一番です． 動かす，と一口に言っても，サーボモータで動かすのか， ステッピングモータで動かすのかで，機能も制御も異なってきます． また制御は，単にスイッチ入れたときに動くだけでよいのか， 又は何かの反応して動かしたいのかで，単にスイッチを繋ぐだけのレベルから， Ｈ８マイコンなどで制御するレベルまで，いろいろです． まずは目的をはっきりさせて考えてみは如何でしょう？ そうでなければ，ついつい完成したときの妄想で終わりがちになります． ご参考まで，マイコンによる制御にとても良いページを示しておきます． 中学生でも頑張ればこのくらいはすぐにマスターされることでしょうし， その技術はいずれ，趣味にしろ仕事にしろ，大人になって活用されると思います． 上記のページをマスターするとどのくらいのレベルかと言えば， 火星を探査するローバーの設計の基本が出来るようになり， 本物のローバーの設計図を見ても，ある程度理解できる，と言うところまで 行くと思います． 勿論，てくてく歩いて，がんがん踊って，と言うロボットも作れるでしょう． （ソフトウェア次第です．） がんばってください．
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ANo.6 です。 > 却下します。 と、 > 学校の技術科の先生ってどの位使えますか？ てのは、日本語の使い方を間違えています。少なくとも、目上の人がいる場で使う言葉ではありません。 印象を悪くしますから気をつけましょうね。 さて、本題です。 > 金属材を使用する場合何を使うと良いでしょう？ ホームセンターでアルミのL字アンクルなどが売られています。これがよいでしょう。ステンレスは本当に硬いので、手作業で加工するのは現実的ではありません。＜経験談です（笑） > ネジやナットなどの工作パーツのサイズ番号について詳しく教えてください。 最も手っ取り早い方法は、ホームセンターなどで少量だけ買ってきてしまうことです。実物を手元に置いて設計するのですから、イメージもわきやすくなります。ちなみに私は、Ｍ３×１０（直径3mm、長さ10mm）など、直径３ｍｍのネジをよく使っています。 開発工程についてですが、ザックリ設計図（イメージスケッチ）を描いたら技術科の先生に見てもらってどこが拙いか手直しをしてもらいましょう。そうすれば、後工程での失敗を最小に抑えることができ、余計な出費も時間も節約できます。失敗は出来る限りはやく気が付けば、ダメージが少なくて済むみますからね。 とにかく細かいことは後にして、全体のイメージを図にして、それから少しずつ細かいところに入っていきましょう。
お礼
御回答ありがとうございました。 ＞てのは、日本語の使い方を間違えています。少なく＞とも、目上の人がいる場で使う言葉ではありませ＞＞ん。 ＞印象を悪くしますから気をつけましょうね。 ご指摘ありがとうございます。以後気をつけます。 さて、これで早速作業に進めそうです。 また作業の過程で質問があったら、ここに質問します。その時もどうか宜しくして貰えると幸いです。 ながきに渡る皆さんの御回答に、心より感謝の意を申し上げます、、、
- tocoche
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回答No.5 tococheです。 > 側面歩行って難しいんですね、、、却下します。 そのほうが良いですよ。 壁面で自重を支えるだけの吸着力を電磁石で確保するのは、とても電力を使います。（それに落ちたらロボットが壊れる） > 木材を使う場合どのくらいの厚さがよいですか？ > あと木材よりは金属を使ったほうがよい場合もあるんですか？ 木材は９ｍｍのラワンベニヤを、お勧めします。 いかにも安っぽい板ですが、無理な力がかかっても割れることが少なく、硬い繊維が直交しているので木ネジのかかりが良いです。 注意すべき点は、接合空洞のない板を選ぶことぐらい。（あってもそこを避けて切り出せば良い） 木材は基盤骨材として使うには有効ですが、可動部には金属を使うことになるでしょう。 金属のほうが重量当たりの強度が高く、耐久性があり細かな精度の高い加工ができます。 金属の接合というとネジや溶接が主流ですが、エポキシ接着剤なども使えて便利です。 ろう付けや半田付けをするときは、真鍮やステンレスが便利ですが、真鍮は重く、ステンレスは切削しにくいので、ロボットにはあまり使いません。 > 学校の技術科の先生ってどの位使えますか？ 人を「使える」かどうか言うのは、あくまで自分の主観によるものですから、「できる」「すごい」人であっても、あなたにとって「使える」人かどうかはわかりません。 工具の使い方や作業の段取りについては、指導を仰ぐことができるでしょう。 > ・伸縮アーム×２ アーム付きのロボットになるなら、まずアームだけをどれだけ軽く小型に作れるかやってみるべきでしょう。 アームは構造が複雑になりやすく、考えていたものより大きくなりがちです。 アームを作ってからのほうが、全体の大きさやバランスをイメージしやすくなると思います。
お礼
回答ありがとうございました。 >アームは構造が複雑になりやすく、考えていたものよ>り大きくなりがちです。 はい。たしかに自分の頭の仲で色々と、妄想を行っていると、アームと称しているにも拘らず1本の脚並みになりそうなんです。 今のところの解決方法は、「できるだけ小さく、減速機能の十分に備わったギアボックスを探す。」ことです。 最後に質問ですが。 ならやはり金属材を使用する場合何を使うと良いでしょう？ もう１つ、ネジやナットなどの工作パーツのサイズ番号について詳しく教えてください。 あれがイマイチよく解らないんです。それがわかれば先ず、詳しい設定・設計から作業に進めそうです。 作業の順番は 設定 ↓ 設計 ↓ パーツ購入ルート探し（安い・近いなど） ↓ 購入 ↓ 製作 ↓ 失敗 ↓ 試行錯誤 ↓ 成功 でよろしいでしょうか？
- Interest
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大学４年、大学院修士１，２年と歩行ロボットの研究をしました。いまでも趣味で、マイクロマウス（自分で迷路を探索してゴールまで走るロボット）などを作っています。 攻殻機動隊のフチコマですか。いぜんちらっとＴＶでみただけですが、あれは賢そうですね。 コンセプトは「低額予算で作る手乗りフチコマ！」てことで。 さて本題。 > ４脚歩行 >・伸縮アーム×２ >・足先と腹の電磁石で壁面歩行 >・有線でダイレクト操作 >・３００ミリ前後 >・基本的にアルミ製作 >・リモコンは今回モーターが多いので、市販のリモコンキット３つくらいで操作。 >・材料費だけで\１５０００以内 ４脚歩行の足回りは、田宮模型のロボットクラフトシリーズNo.9 http://www.tamiya.com/japan/products/71109tiger/index.htm が比較的簡単なので参考になるかと思います。 commandoさんの今の技術レベルでは、壁面歩行は難しいかなと思います。 コントローラとギアボックスは、 http://www.rakuten.co.jp/tsukumo/452563/454911/452727/ などを流用すれば、３チャンネル分確保できますね。 今回は主として木材を使うことをお勧めします。理由は加工しやすいからです。アルミは正確な曲げ加工と穴あけ加工ができると使い勝手がよいのですが、commandoさんにはまだちょっと難しいですよね？ 少し経験を積んだらアルミにもチャレンジしてみてください。 ここまでで材料費は、工作キット、材木あわせて\5,000ちょっとくらいでしょうか。 作り方ですが、もうすでにコンセプト（全体を貫く一貫した考え方、とくに、一言で表現したもの）は決まっているようですね。でしたら次は、ラフスケッチを描いて見ましょう。細かい部分をパーツに分けて具体的に描き込んで行くと、だんだん設計っぽくなっていきますよ。 失敗はつき物です。２～３回失敗して全部設計しなおす羽目になるくらいのつもりでとりくみましょう。
お礼
回答ありがとうございます。 >>commandoさんの今の技術レベルでは、壁面歩行は難>>しいかなと思います。 側面歩行って難しいんですね、、、 却下します。 >>今回は主として木材を使うことをお勧めします。理>>由は加工しやすいからです。アルミは正確な曲げ加>>工と穴あけ加工ができると使い勝手がよいのでが、 >>commandoさんにはまだちょっと難しいですよね？ >>少し経験を積んだらアルミにもチャレンジしてみて>>ください。 木材ですか。思いつきませんでした。 木材を使う場合どのくらいの厚さがよいですか？ あと木材よりは金属を使ったほうがよい場合もあるんですか？ あと気になるんですが、学校の技術科の先生ってどの位使えますか？ ここで質問しきれないような現実世界の話だと質問できる人が身近にいればよいので。 ここまでの皆さんの回答で、大体最初の滑り出しのイメージは作れてきました。 後はホームセンター・模型屋・楽天(ツクモなど)・100均等で、できるだけ安い購入ルートを考えていきます。
- tocoche
- ベストアンサー率36% (65/180)
> ボール間接はやめた方がいい事もありますか？ 入門でいきなりボール関節は難しいと思います。 アルミのボールでも東急ハンズで買えますが、ボールの保持構造は簡単なものでもボールの直径の１．３倍ほどの座ぐり。 ６ｍｍのボールならφ８のドリルで座ぐりできますが、φ８を振動させずに扱うにはかなり練習がいります。 さらに簡単にボールの直径と同じ厚さの板に、ボールの直径と同じ大きさの穴をあけて、ボールを中に入れて両側から板で挟み込む構造もありますが、やはり寸法精度が必要な上に、この支持体が邪魔でボールにつながっている棒の可動範囲が狭くなります。 ボール関節は自由度が高いため、ボール関節を勧めるロボット工学書もありますが、自分の意図した方向に制御するには自由度よりも拘束条件（コンストレインツ）が重要になります。 作られているロボットの多くが、蝶番のような単純な１自由度関節の組み合わせで「カッコ悪い」と思う人もいるでしょうが、ボール関節で作るとフニャフニャになってしまい、ベテランでもなかなか手が出せないものです。 まずは、模型店にいって部品レベルから使えそうなものを検討するのが良いと思います。（ボール関節が使われているのは、ラジコンカーのサスペンション取り付け部分くらいなものですが） ロボットを手作りするのは意外なほど、お金がかかりますから、この部品は作ったほうが安いか買ったほうが安いかの見極めも重要です。 中学生になれば旋盤くらいは扱えるでしょうが、学校の旋盤のバイトって太いのばかりで細かい工作に向かないので、バイトとジグだけで１万円ぐらいは覚悟しなくてはならないし、キットというのもありだと思いますよ。 ベテランから見れば「こんなのでは勉強にならない」というものでも、初心者にとっては「こんなレベルに到達できるのか？」と思うことも良くありますから。
お礼
回答ありがとうございます。 生意気な事言ってすみませんでした。ボール間接ってそんなに難しいんですね。自分が知識無しに、ボール間接でいこうと思った理由は、稼動範囲が広く小さく纏められると思ったからです。 詳しい製作コンセプトは ・４脚歩行 ・伸縮アーム×２ ・足先と腹の電磁石で壁面歩行 ・有線でダイレクト操作 ・３００ミリ前後 ・基本的にアルミ製作 ・リモコンは今回モーターが多いので、市販のリモコンキット３つくらいで操作。 ・材料費だけで\１５０００以内 以上のメニューで「初心者には無理だ」「不可能だ」「効率が悪い」などのご指摘ありましたらお願いします。
- Kon1701
- ベストアンサー率24% (1445/5856)
まず、何を作りたいか、です。 ボール関節、とのことですが、作ってみたい多脚戦車、これはモータなどで動かないもの、ですか？ もしそうなら、デザインの要素が重要になります。もちろん、工学入門、とのことですから、その裏づけになる技術の知識も重要ですが。 一方、動くもの、となると工作力が重要です。もちろん、機構の知識も重要ですが。更に、制御となると、センサーやプログラムなどの知識も重要でしょう。 まず、どのようなものを作ってみたいのか、これが重要になると思います。 もし、動くものをとなると、これは経験が重要になってきます。角材を切るにしても、正確な長さに切るには多少の経験が必要です。歯車を使うにしても、軸の距離や平行をきちんと取るには、いくつか作ってみる程度の経験が必要です。 ところで、プログラムの制御をやってみたい、ということでしたら、LEGO MINDSTORMSが面白いですよ。見た目は玩具みたいですが、あなどれません。センサーもいろいろとありますし、実際の制御のことが実践で学べます。もっとも、見た目がLegoなので、外観では自慢できないですけど。
お礼
回答ありがとうございます。 マインドストーム、、、知ってます。自分の趣味の中にレゴもあるので１度買おうかと思ったのですが値段が高くどうしても手に入れるきっかけが無いままです。 やっぱり、個人的にはロボットは、入門者が生意気ですがロボットのセンサーで自律的に稼動させるでは気が済みません。 やはり、自分で作ったものは、有線であれ無線であれ、リモコンでダイレクトに動かすのが目的です。 でも、リモコンで自分で動かすほうが、お金もかからないし、メリットありでしょうか？
- DIGAMMA
- ベストアンサー率44% (620/1404)
こんにちは、 初めてならば、普通の模型店にあるモーターやギアあるはギアボックスの組み合わせからですね。 電線や電池ボックスなども必要であることは気がついていると思いますが、一番大事なのは、 車体を作ったり、関節の骨格にあたるパーツを作るための材料と工具です。材料は１ｍｍ程度のアルミ板 が良いかと思います。工具は金属用糸鋸やヤスリ、「ハンドニブラー」なんていう便利な切断機もあります。アルミ同士の接合も、接着剤ではなくネジを使ってくださいね。ドリルやドライバーも必要です。 とりあえずは、何でもいいから、先ず作ってみることです。まともに前に進むものが完成するまでに何十もの試作機を作ってください（関節のみ、とか車体のみとかでもＯＫです）。 やがて、「マイコン等による制御の必要性」に気がつかれると思いますが、今からそこまで考えず、手動コントロールで十分なので、とにかくたくさん試作してください。 お金は、今現在、何も無いなら、材料に１万円、工具に１万円はほしいところですが、家庭にある廃品利用や工具は学校の先生に借りるなど工夫さえすれば、もっともっと低予算でもやる気さえあれば可能です。 がんばってトライしてください。応援します。 マイコン制御を学びたくなったら、また質問してください。
お礼
ありがとうございます。 今までは、ロボット工学の知識は無いので、代わりに半田付けしたり、付くらづとも「子供の科学」などの電子クラフトの回路図などを読んで仕組みを理解しようと勉強していました。 早速質問ですが、間接はボール間接を考えていますが、ボールとボールとあたる部分にはどんな素材を使うとよろしいでしょう。また、ボール間接はやめた方がいい事もありますか？
- ・・・・ リナ（@engelrina）
- ベストアンサー率60% (2456/4051)
手始めに、数千円で買えるロボット組み立てキットを作って、電気とメカの関係を知るところから始めてみてはいかがでしょうか。 慣れたら次のステップとして、自分でプログラムを書き込んでコントロールできるロボット（キット販売もあります）を作ると楽しいです。 参考URL エレキット ロボット組立カタログ http://www.elekit.co.jp/catalog/movit.html
補足
回答ありがとうございます。 補足ですが先程言いましたように、中学2年生なので、予算が余りありません。なので、手始めにと言ってロボットキットを1段階2段階と、少しづつレヴェルアップして学んでいく資金がありません。なのでロボットキットで学ぶなら、値段が少し高く、レヴェルもある程度あり、製作時間が長い物を選びたいです。 そうなると貴方の出してくれた資料の中から選ぶと、「ロボットプログラムマスターコース」になりそうですが、これをマスターした時点でどのくらいの知識と経験が望めるのでしょう？
お礼
>>いきなり関節４つではなく，まずは関節１つ２つ程度で作っては如何でしょう？ 記述ミスがありました。間接4つの脚ではなく間接2つの脚4つでした。 作りたい物は、胴体から伸びた、上下左右に動く間接を持った脚を4本有する物です。大きさは３００mm前後に抑えて、配線は胴体で纏めたいです。 総て眼を通したわけではありませんが中々参考になりそうな資料です。 火星探査ローバーですか。これは僕が小学校時代から憧れて来たメカの1つでもありますね。 実は工学にあこがれた理由の1つは「ニュートン」などの、雑誌で見た宇宙開発機器を見てカッコイイと思ったのもあります。 で、今回急に「作りたい」と思い立ったのは、「攻殻機動隊」という映画を見てそれにでてくる多脚戦車を見て、「自分にも作れるといいな」と思いました。小学生のようですが工学にしろ、学問にはこうした憧れって大切ですよね。