Alternative to bearings for tiny robots

Breaking Taps

15 May 202412:04

Summary

TLDRこのビデオでは、ロボット工学におけるローリングコンタクトジョイントの紹介がされています。球状ベアリングのサイズ制限に悩む開発者向けに、非常に小さなサイズで作ることができるこのジョイントは、非常に低い摩擦と独自の運動パターンを持ちます。ビデオでは、鳥のような動きをするロボットの開発に取り組んでいる制作者が、伝統的なボールベアリングを使いながらも新たな設計に移行する過程を紹介しています。また、ジョイントの組み立て方やその特徴について詳しく説明し、ロボットの外観にもこだわっている様子が伝わります。

Takeaways

🤖 スクリプトはロボット工学におけるローリングコンタクトジョイントの紹介とその製作方法について説明しています。
🔧 制作者は、小型のロボットプロジェクトで機械的なボールベアリングを挿入するのが難しいため、ローリングコンタクトジョイントを使用することを決めました。
🦜 ロボットは鳥を模したデザインで、ジャンプしたり飛び回る動作が可能です。
🔩 初期の試みでは、伝統的なボールベアリングとカーボンファイバーロッドを使用していましたが、サイズの制約によりデザインに不満を感じました。
🔄 ローリングコンタクトジョイントは、曲面を持つ2つの半分で構成され、それらの曲面が互いに回転して接するというシンプルなメカニズムです。
📐 曲面の設計には繊細さが存在し、異なる動作を実现するために接する曲面を設計することができます。
🦵 これらのジョイントは人体や鳥の関節のように非線形な動きを可能にします。
🪢 ローリングコンタクトジョイントは、柔軟なメカニズム（ケーブル、フレクチャなど）で固定されています。
🎣 制作者は釣り糸を使用してジョイントを固定し、細かい仕組みで繰り返し可能なローテーションを実現しています。
🔍 制作者はスケールされたバージョンのモデルを3Dプリンティングして、メカニズムをより明確に示しました。
👍 ローリングコンタクトジョイントは非常に低い摩擦を持ち、サイズに制限がなく、外観も魅力的です。
📅 制作者は、ロサンゼルスで開催される「Open Sauce」イベントに参加予定であり、他のクリエイターと交流したいと述べています。

Q & A

ローリングコンタクトジョイントとはどのようなものですか？
-ローリングコンタクトジョイントは、互いに曲面が接する2つの半分の部分で構成され、それらの曲面が互いに回転するシンプルなメカニズムです。
ビデオではどのようなロボットを製作していますか？
-ビデオでは、鳥をモデルにした、ジャンプしたり飛び回る動作をするロボットを製作しています。
従来のボールベアリングとローリングコンタクトジョイントの主な違いは何ですか？
-従来のボールベアリングは比較的複雑なアセンブリであり、サイズに限界があります。一方、ローリングコンタクトジョイントはより小さなサイズで作ることができ、非常に低い摩擦を持ちます。
ビデオで紹介されたローリングコンタクトジョイントの設計にはどのような特徴がありますか？
-ビデオで紹介されたローリングコンタクトジョイントは、平面部から緩やかなカーブ部、急カーブ部、そしてまた平面部へと遷移する曲線の表面を持っており、これにより異なる動作が可能になります。
ローリングコンタクトジョイントを組み立てる際に使用された綱線の種類は何ですか？
-ビデオではダイマという超高分子量ポリエチレンの釣り線を使用しており、非常に細い線で小さくなっているメカニズムに適しています。
ローリングコンタクトジョイントの組み立て方を説明してください。
-ビデオでは、綱線を穴から通し、チャンネルを周り、他方の側に通し、再び穴を通して繰り返す方法で組み立てられています。
ビデオで作成されたローリングコンタクトジョイントの動きの特徴は何ですか？
-ビデオで作成されたローリングコンタクトジョイントは、前方への回転と後方への回転で動きが大きく異なり、内側の形状によって異なる動作を示します。
ビデオの作成者が今後のプロジェクトで何を予定していますか？
-ビデオの作成者は今後、ロボットの他の部分を完成させ、特にフロントとバックにあるケーブルが関節ではなく、動作メカニズムとして機能する詳細を共有する予定です。
オープンソースカンファレンスに参加する予定はありますか？
-ビデオの作成者は、西海岸にいる場合または飛びに行く予定であれば、6月14日から16日にかけて開催されるオープンソースカンファレンスに参加する予定です。
ローリングコンタクトジョイントの利点は何ですか？
-ローリングコンタクトジョイントはサイズに制限がなく、非常に低い摩擦を持ち、外観もクールで、ロボット工学において魅力的な選択肢です。

Outlines

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🤖 ローリングコンタクトジョイントの紹介

この段落では、ロボット工学のプロジェクトで使用しているローリングコンタクトジョイントについて紹介されています。伝統的なボールベアリングの代わりに、このジョイントを使用することで、より小型化された設計が可能になるという利点があります。特に、特徴のサイズが小さいため、機械的なボールベアリングを採用するのが難しい状況下での解決策として、ローリングコンタクトジョイントが考え出されました。また、このプロジェクトは、鳥を模したロボットの開発を目指しており、その動きを鳥のように再現することを目的としています。

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🔧 ローリングコンタクトジョイントの作り方と特徴

この段落では、ローリングコンタクトジョイントの作り方とその特徴について説明されています。ジョイントは、曲がった表面を持つ2つの半分の部分で構成され、これらの表面が互いにロールして動きます。設計の繊細さは、これらの表面の形や、2つの半分の部分がどのように接続されるかにかかっています。また、このジョイントは、人間や鳥の関節のように非線形な動きを実現することができます。ジョイントを固定するためには、柔軟なメカニズムを使用しており、作者は釣り線を使用して2つの半分を結びつけています。このプロセスには、線を通し、繰り返しのパターンで結びつけることで、ジョイントが回転するメカニズムが完成します。

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🛠 ローリングコンタクトジョイントの選択理由と未来の展望

最後の段落では、ローリングコンタクトジョイントを選んだ理由と、将来のプロジェクトに対する展望について話されています。ボールベアリングに比べて、ローリングコンタクトジョイントはより小型化ができ、非常に低い摩擦を持っている点が強調されています。また、このジョイントは外観上も魅力的であり、ロボット工学において「見た目」も重要な要素であることを示しています。作者は、このジョイントがアマチュアやホビープロジェクトであまり使われていないため、ビデオを通じてその知見を広めようとしています。また、今後のプロジェクトでは、このジョイントを使ったさらに詳細な情報を共有する予定であり、現在進行中のアクチュエータの開発にも触れています。

Mindmap

Keywords

💡ローリングコンタクトジョイント

ローリングコンタクトジョイントは、二つの半分の間に曲面が存在し、それらの曲面が互いに転がり合うことで動作する機械的な関節です。このビデオでは、ロボットのプロジェクトで使用されるこのジョイントが紹介されており、そのシンプルさと多様な曲面設計により、様々な動作パターンを実現することができる点が強調されています。例えば、ビデオでは、このジョイントが鳥の動きを模倣するロボットの関節として使用される方法が説明されています。

💡ロボット工学

ロボット工学は、機械工学、電気工学、コンピュータサイエンスを組み合わせて、ロボットの設計、製造、制御を行う学問分野です。ビデオでは、鳥を模したロボットの開発を通じて、ローリングコンタクトジョイントを実装するというロボット工学の応用例が紹介されています。

💡ボールベアリング

ボールベアリングは、回転軸と支点の間にボールを配置することで回転摩擦を軽減する機械部品です。ビデオでは、ボールベアリングがローリングコンタクトジョイントに比べてサイズの制約があり、より小さいサイズでは使用が難しいという問題点が説明されています。

💡カーボンファイバー

カーボンファイバーは、非常に強靭で軽い材料であり、ロボットの構造部材として使用されています。ビデオでは、鳥のロボットの開発で使用された伝統的なボールベアリングとともに、カーボンファイバーロッドが紹介されています。

💡コンプライアンス

コンプライアンスは、機械的なシステムが外力を受けたときに変形する能力です。ビデオでは、ローリングコンタクトジョイントがコンプライアンスメカニズム（例えば、釣り糸）を使って二つの半分を結びつけ、関節の柔軟性と強さを提供する仕組みが説明されています。

💡ダイナミック

ダイナミックは、物事が変化し続ける状態を指します。ビデオでは、ローリングコンタクトジョイントが鳥のように動くロボットのダイナミックな動作を可能にする仕組みとして機能する点が強調されています。

💡CAD

CAD（Computer-Aided Design）は、コンピュータを利用して設計図面を作成する技術です。ビデオでは、ローリングコンタクトジョイントの曲面設計がCADを使用して行われ、その設計の詳細が説明されています。

💡アクチュエータ

アクチュエータは、機械システムを動かすための力を受ける部品です。ビデオでは、ロボットの関節を動かすためのアクチュエータとして、釣り糸が使用され、その動作が説明されています。

💡サイズの制約

サイズの制約は、設計においてサイズに関連する制限を意味します。ビデオでは、ボールベアリングのサイズ制限がローリングコンタクトジョイントの使用を促した理由として触れられています。

💡摩擦

摩擦は、物体同士が接触しているときに生じる抵抗力です。ビデオでは、ローリングコンタクトジョイントが非常に低い摩擦を持ち、その点が強調されています。

💡オープンソース

オープンソースは、ソフトウェアやハードウェアの設計が公開され、誰でも自由に使用・改変できることを指します。ビデオでは、オープンソースのイベントであるOpen Sauceに参加する機会について触れられています。

Highlights

正在研究的机器人项目中，由于特征尺寸问题，难以使用机械滚珠轴承。

决定使用滚动接触关节，因为它们非常有趣且不太为人所知。

项目将安装一段时间，因为还有其他事情要处理，但先制作了关于关节的视频。

尝试构建一个受鸟类启发的机器人，它将跳跃并看起来像鸟。

首次尝试使用传统滚珠轴承和碳纤维杆作为结构支持。

轴承的尺寸限制了设计，因为它们有最小的尺寸限制。

不满意当前设计，尤其是轴承，并开始研究新的滚动接触关节设计。

打印了一个缩小版的模型，以便于观察机制。

滚动接触关节由两半组成，它们有曲面，并且曲面相互滚动。

关节的设计允许在不同位置有不同的行为，这与常规滚珠轴承不同。

关节的工作原理类似于人体和鸟类的关节，通过非线性方式旋转。

关节通常使用柔性机制，如电缆、挠性或实心带固定。

使用钓鱼线作为柔性机制，称为Dyema，具有极高的分子量聚乙烯。

通过编织或缝纫线穿过关节，将两半固定在一起。

展示了如何在摄像机前缝制线，以固定关节。

关节的前后旋转动作由于接触关节的内部形状而非常不同。

关节在平面方向上非常强大，但允许在特定方向上旋转。

选择滚动接触关节而不是传统滚珠轴承，因为它们可以做得更小，摩擦更低。

滚动接触关节不仅实用，而且看起来很酷，这对于机器人项目很重要。

这种关节在许多不同的机器人项目中可以找到，但在业余或爱好项目中不太常见。

作者计划参加6月14日至16日的Open Sauce活动，并希望展示他的项目。

作者希望在未来分享更多关于这个项目的细节，包括其驱动机制。