OCPC - Fab Delta Kit 1.6 [For FAB12]

Created Date: 2015-12-04/ updated date: 2017-08-08
    • Medium complete 1080
    Owner & Collaborators
    License
    By sa
    Summary
    本バージョンは、FAB12で実施したワークショップに基づいています。
    旧バージョン → http://fabble.cc/gakuhirota/ocpc
    This version is based on what we present as a workshop program in FAB12.
    English translation is available here -> http://fabble.cc/gakuhirota/ocpc-2-en
    --------------------
    OCPCはOne CNC Per Childの略で、
    100ドル以内でつくることのできる3D工作機械の原型となることを目指しています。
    (企画) 慶應義塾大学 田中浩也研究室
    (原案) 増田恒夫 田中浩也
    (設計) 廣多岳 田中浩也研究室
    (協力) FabLab Kamakura / (試作協力) 望月美憂

    Materials

      Tools

        Blueprints

          Making

          • 必要なもの 1 - 筐体用部品

            0
            Thumb 2015 03 10 16.50.52
            MDF4mm 600*450mm *1
            TRAXXAS #5525 12個入り *1

            M2.1 木ネジ 13mm *3 (細いタッピングネジなら可)
            M3    皿ネジ 15mm *8
            M3    なべネジ 45mm *9
            M3    ナット *34
            M4    寸切り 285mm *6
            M6    なべネジ *3
            M6    ナット *3
            M6    ワッシャー *3

            Small 2016 08 06 19.51.33 1
            • 必要なもの 2 - 電子部品

              0
              サーボモーター MG995/996 *3
              マイコン基板 Arduino Uno *1
              USB Aオス-Bオスケーブル *1
              ミニブレッドボード *1
              単3電池4個用電池ボックス *1
              単3電池 *4
              ジャンパワイヤ
              Small 2016 08 06 20.17.12 1
              • 必要なもの 3 - 工具類

                0
                パソコン (Win/Mac/Linux)
                3Dプリンター
                レーザーカッター

                プラスドライバー No.1
                小さめのラジオペンチ
                木工用ボンド
                番手が小さめ(100~150)の紙やすり
                (あれば)ナットドライバー
                (あれば)M4タップ

                ボンドの余りを拭く紙
                • 1. デジタル工作機械での加工

                  0
                  Thumb 2015 03 10 16.50.52
                  組み立てる前にデジタル工作機械を使って、
                  これから組み立てるパーツをつくります。
                  • 1-1. 3Dプリンター

                    0
                    Thumb 2015 03 10 16.50.52
                    3Dプリンターを使って、
                    天板とロッドの間のジョイントパーツを作ります。

                    このデータをダウンロードし、
                    3Dプリンターで出力してください。
                    stlデータの中に必要数が配置してあるので、
                    このデータをひとつ出力すればOKです。
                    • Small 2016 08 06 20.08.23
                    • Tmp joint 160614
                  • 1-2. レーザーカッター

                    0
                    Thumb 2015 03 10 16.50.52
                    主要なボディのパーツのほとんどは
                    MDFをレーザーカットして作ります。

                    delta_16072801.ai をダウンロードし、
                    レーザーカットしてください。
                    ラスター部分は2mm前後削れるように
                    パラメーターを調整すると、
                    ちょうど皿ネジの頭を埋められます。

                    Small           2016 08 15 17.42.09
                • 2. 手加工 (接着とやすりがけ)

                  0
                  残りのパーツも、組み立てる準備をします。
                  • 2-0. 接着をする前に注意

                    0
                    接着した各パーツにある穴が
                    そのままパラレルリンクの機構の軸となるので、
                    曲がっていると動きに支障をきたしてしまいます。
                    一見簡単な工程ですが、丁寧に行いましょう

                    ボンドをつけすぎてネジ穴にまで到達してしまうと、
                    やはり動きに支障をきたします。
                    ボンドを塗り終えたあと、パーツ同士を圧着する過程で
                    塗った時の見た目よりもかなりボンドが広がるので、
                    ボンドを塗る時は少なすぎるくらいにするとうまくいきます。
                    もし少なすぎても、接着部分はあとからネジで補強されるので、
                    そちらの方が問題は起きにくくなります。
                  • 2-1. 腕パーツの接着

                    0
                    腕のパーツを木工用ボンドで糊づけします。
                    溝がついている1枚と表面に何もない3枚の
                    合わせて4枚を1組として3組に分け、
                    先端のカギ型が右を向くよう、
                    木工用ボンドで接着します。

                    ボンドを塗ってパーツを重ねたら、
                    穴をのぞきこんでズレがないか確認してから、
                    M3 45mmなべネジを上下の穴に通し、
                    反対側からナットをはめこんで、
                    ずれないように、きつく固定しておきましょう。
                    (これは、仮留めと圧着を兼ねています。)
                    • Small 2016 08 06 20.30.00 1
                    • Small 2016 08 06 20.58.44 1
                  • 2-2. やすりがけ

                    0
                    Thumb 2015 03 10 16.50.52
                    MG995/MG996のサーボホーンには凹凸があって、
                    腕に接着するのに邪魔になるので、やすりで削り取ります。

                    100番前後の紙やすりでしばらくこするとよいでしょう。
                    あまり硬い材質ではないので、
                    削りすぎて逆にへこんでしまわないよう、
                    気をつけてください。
                    • Small 2016 08 06 21.14.54
                    • Small 2016 08 06 21.15.06 1
                • 3. 組み立て (下半分)

                  0
                  カットしたMDFをメインに、まずは下から筐体を組んでいきます。
                  • 3-1. 台

                    0
                    写真のように組みます。

                    ゆるすぎてすぐ外れてしまうようなら、
                    軽くボンドをつけてもよいでしょう。
                    きつすぎる場合は、割れないように気をつけながら
                    ゴムハンマーやドライバーの背などで
                    叩いて押し込みます。
                    • Small 2016 08 06 21.15.51
                    • Small 2016 08 06 21.16.43
                  • 3-2. 台を取りつける

                    0
                    Thumb 2015 03 10 16.50.52
                    メインとなる大きな板の下に、
                    3-1の台を取りつけます。
                    表裏に気をつけてください。
                    • Small 2016 08 06 21.18.24
                    • Small 2016 08 06 21.19.18
                  • 3-3. Arduinoを取りつける

                    0
                    Arduinoの端の穴2つに
                    M3 15mm皿ネジを通し、
                    ナットでArduinoをはさみます。

                    そして、さらにナットを使って、
                    3-2の板にあいている穴に
                    ネジを合わせて、Arduinoを固定します。
                    • Small 2016 08 06 21.22.20
                    • Small 2016 08 06 21.23.40
                    • Small 2016 08 06 21.24.42
                    • Small 2016 08 06 21.25.59
                  • 3-4. 電池ボックスとブレッドボードを取りつける

                    0
                    写真のような位置に、
                    電池ボックスとブレッドボードを固定します。

                    電池ボックスの固定には、両面テープを使います。
                    ブレッドボードは、裏面に粘着テープがついています。

                    板にあいている穴のほとんどは、
                    後の工程で何かを装着するためにあいています。
                    不用意にふさがないよう、注意しましょう。
                    Small 2016 08 06 21.27.13 771
                  • 3-5. 縦の板を取りつける

                    0
                    縦向きの板を、はめこんでいきます。

                    細いパーツの向きに気をつけてください。
                    • Small 2016 08 06 21.28.59
                    • Small 2016 08 06 21.31.08       2
                  • 3-6. サーボモーターを取りつける

                    0
                    サーボモーターを、溝に合わせて置きます。
                    • Small 2016 08 06 21.31.54
                    • Small 2016 08 06 21.36.19
                  • 3-7. 上板を取りつける

                    0
                    Thumb 2015 03 10 16.50.52
                    まず、上板の穴に、サーボの導線を通します。

                    それから、
                    サーボモーターと縦板のすべての突起を
                    上板にあいている穴に合わせ、
                    全体をはめこみます。

                    はまりがゆるい場合などは、
                    M6 60mmなべネジを使って仮止めをしておきましょう。
                    • Small 2016 08 06 21.37.26
                    • Small 2016 08 06 21.39.34
                  • 3-8. 配線

                    0
                    Thumb 2015 03 10 16.50.52
                    右の図を参考に配線してください。

                    なお、今回使っているMG995/996サーボは
                    茶色の線がGND(配線図の黒端子)
                    赤色の線がVCC(配線図の赤端子)
                    橙色の線が信号線(配線図の黄端子)になっています。

                    電子回路の配線は人間の脳内の神経回路のようなものです。

                    神経回路が壊れると人間が壊れてしまうように、
                    配線を間違えると部品が一発で壊れてしまいます。
                    なるべく慎重に、ていねいに行いましょう。

                    • Small           2016 08 07 17.27.05
                    • Small 2016 08 07 00.04.56
                  • 3-9. サーボモーターの原点出し [要改訂]

                    0
                    Thumb 2015 03 10 16.50.52
                    このファイルを自分のパソコンに
                    ダウンロード・解凍してください。
                    OCPC_dlpArduino.zip

                    Arduinoに挿したUSBケーブルを自分のパソコンに挿し、
                    ArduinoIDEを起動して、servo_zero.inoを書き込みます。
                    その時、
                    サーボモーターが3つともギュルっと回れば成功ですが、
                    1つでも回らなかった場合はミスがある可能性が高いので、
                    配線を再度見なおしてください。
                    (回るのは一瞬だけなので、注意深く観察してください。)

                    無事に成功したら、reset.inoを書き込んでおきましょう。

                    Small           2015 12 17 12.13.17
                • 5. 組み立て (駆動部分)

                  0
                  下の本体以外の、動きまわる部分を組んでいきます。
                  • 5-1. 腕にサーボホーンを取りつける

                    0
                    2-1で接着していたパーツが
                    乾いていることを確認してください。

                    写真のように、
                    M3 45mmなべネジをガイドとして使いながら、
                    小さい木ネジを使って、
                    2-2のサーボホーンを腕に取りつけます。

                    2-1同様、このパーツがずれると
                    機械全体が動かなくなるので、注意が必要です。
                    • Small 2016 08 06 22.00.55
                    • Small 2016 08 06 22.04.22
                    • Small 2016 08 06 22.04.34
                    • Small 2016 08 06 22.07.26
                    • Small 2016 08 06 22.23.59
                  • 5-2. ロッドを組み立てる

                    0
                    ロッドエンドとM4 寸切り 285mmを組み合わせて、
                    パラレルリンクのロッド部分を6セット作ります。

                    両端の穴にM3のネジを通して持ち手をつくり、
                    寸切りの両端にロッドエンドをまっすぐあてがい、
                    ロッドエンドをねじって寸切りに嵌めていきます。
                    なるべく深くまで嵌めこむと、完成した時に安定します。

                    また、ネジを切る道具が手元にある場合は
                    先にネジを切ってもよいです。


                    すべてのロッドエンドの向きが平行になるように、
                    またすべてのロッドの長さが同じになるように、
                    それぞれのロッドエンドをねじって調整します。
                    これを怠ると正しく動作しないので、
                    (本来手作業で行うようなことではないのですが)
                    なるべく精密に揃えてください。
                    • Small 2016 08 06 22.27.11 1
                    • Small 2016 08 06 23.13.02
                  • 5-3. サーボモーターに腕をつける

                    0
                    サーボホーンに刻まれているギアが、
                    そのままサーボモーターに嵌まるようになっているので、
                    なるべく低い角度に、かつ3つとも同じ角度になるように
                    5-1の腕をサーボモーターの奥まではめこみます。
                    Small 2016 08 06 23.15.10
                  • 5-4. サーボモーターの軸を通す

                    0
                    サーボモーターの向かいの縦板から
                    サーボモーターに向かって、
                    M3 45mmなべネジを通します。

                    サーボモーターの中にネジが切られているので、
                    サーボを傷めないように気をつけながら、
                    軽く締めていきます。

                    ネジは長さが余って構いません。
                    • Small 2016 01 05 16.13.29
                    • Small 2016 08 07 00.04.56
                  • 5-5. 天板にジョイントをつける

                    0
                    天板パーツの穴に
                    3Dプリントパーツの穴をそれぞれ下面側から合わせて、
                    M3 15mm 皿ネジを天板の上面側から通し、
                    ナットで固定します。

                    ラスター彫刻の部分に
                    皿ネジの頭が埋まる形になります。
                    • Small 2016 08 06 23.38.09
                    • Small 2016 08 06 23.38.18
                  • 5-6. ロッドを取りつける 1

                    0
                    Thumb 2015 03 10 16.50.52
                    下の写真のようにして、
                    5-2のロッドをサーボの腕に取りつけます。

                    1本のM3 45mmなべネジに対して、
                    ナットを4つずつ使う形になります。

                    • Small 2016 08 07 00.17.13
                    • Small 2016 08 07 00.21.35
                  • 5-7. ロッドを取りつける 2

                    0
                    さきほどと同じ要領で、
                    5-2のロッドを5-5の天板に取りつけます。

                    さきほど同様、
                    1本のM3 45mmなべネジに対して
                    ナットを4つずつ使う形になります。
                    Small 2016 08 07 21.56.30
                • 6. 完成

                  0
                  ひとまず完成です。お疲れさまでした。

                  使わない間、配線を抜いておく場合は、
                  露出している他の線などに線が触れて
                  ショートしてしまう危険を避けるため、
                  ブレッドボード上で全く使っていない列の穴、
                  回路に関係のない穴に差しておくのがおすすめです。
                  Small 2016 08 07 21.58.12
                  • [注意] 本当に完成してる?

                    0
                    見た目にできあがっていても、
                    つっかえながら動いていたり、
                    サーボモーターの動きが筐体にぶつかっていたりなど、
                    少し動きが悪いことがあります。
                    そういった場合には、決してそのまま放置しないでください。

                    そうした現象には必ず原因があります。
                    (そして、想定されるトラブルの多くは、
                    該当する各工程や、すぐ下の7-1に注意書きとして書いてあります。)
                    トラブルを抱えた状態のまま動かし続けると、
                    サーボモーターやArduinoを壊してしまうことも少なくありません。
                    きちんと原因を究明しましょう。
                • 7. 動作確認 [以下要改訂]

                  0
                  動かしてみましょう。
                  • 7-1. 上下に動かしてみる

                    0
                    deltaTest_dlp.zipからdeltaTest_dlp.inoを開き、
                    Arduinoに書き込んで動かしてみましょう。
                    まっすぐ上下に動けば成功です。

                    deltaTest_homeAll.inoを書き込むと、
                    サーボに負荷をかけずに元の位置に戻せます。

                    • サーボの動きはじめ/終わりのタイミングが違う
                    →サーボが原因の可能性が高いです。
                    腕/サーボホーンを外して、4-7をやり直してください。
                    • 斜めに動いている/天板が傾いている
                    →ロッドが原因の可能性が高いです。
                    5-3, 5-4の注意点を守っているか確認してください。
                    • 動きながら天板がガタガタする
                    →ネジが原因の可能性が高いです。
                    きつく締め直してください。
                  • 7-2. 3つのサーボを独立に動かしてみる

                    0
                    このプログラムをArduinoIDEから直接書き込んで、
                    3つのサーボモーターを同時ではなく「それぞれ独立に」動かしてみます。

                    deltaTest2_dlp

                    3つのサーボが等価に動くかどうかを確認しましょう。
                    また、台座の動く最大範囲を把握しましょう。
                  • 7-3. ArduinoとProcessingを通信し、マウスで動かしてみる 1

                    0
                    Thumb 2015 03 10 16.50.52
                    ArduinoのソースコードとProcessingのソースコードが入っています。


                    Control P5 Libraryの入ったProcessing2.2.1と、Arduinoが必要です。
                    (通常はProcessingのソフト内からインストールできます。)

                    Arduino側にソフトウェアを書きこんだあと、
                    PC上でProcessingを実行してマウスで操作します。

                  • 7-4. ArduinoとProcessingを通信し、マウスで動かしてみる 2

                    0
                    Processingを実行すると右のような画面が立ち上がります。
                    最初は"SERVO POWER OFF"になってしますので、
                    [ENABLE]ボタンを押してPOWER ONにします。
                    ここでサーボモータが反応するはずです。

                    ※作動しない場合は、
                    myPort = new Serial(this, Serial.list()[X], 9600)
                    という行の[X]部分の数字を
                    0,1,2...と順番に変えてみてください。

                    [RECORD]ボタンを押すと
                    動作を記録するモードに入ります。(制限時間あり)
                    [PLAY]ボタンを押すと記録された動作を反復再生します。
                    また、[RECORD]は何度でもやり直すことができます。
                    Small high2
                  • 7-5. 録画再生をつかわず自分でプログラミングをする

                    0
                    Processingの知識が多少あれば、自分でOCPCを動かすことができます。

                    void draw(){}の中で
                    xp=15; yp=15; zp=-40; 
                    と指定すると座標が設定され、
                    setThetasfromXYZ();
                    を実行すると機械にその座標値が送信、
                    updateGuiElements();  
                    を実行すると座標値が画面上に反映されます。

                    xyzが機械の範囲外になると動かず反映もされないので、
                    まずはマウスで可動範囲を調べてください。
                    (なおzは±が逆になっています)

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