2010年新製品 Technical Revolution 技術の発展学習キット

技術の発展学習キット
３年前に発売されたキットですが世の中の技術革新を推し進めた新技術についてそのモデルをブロックで組み立てながら技術の真髄が学習できるキットです。
　
内容的には
①安全エレベーターの開発に成功したオーティスの落下防止装置

②電動モーターの歴史とシーメンスの発電機
　
③ハインリヒ・フォッケのヘリコプターの発明

④メアリー・アンダーソンの発明した車のワイパー
　　
⑤ジェームスワットの遠心調速機

⑥モールスの通信機

⑦カルダンシャフト

⑧永久機関

⑨オラス・ベネディクト・ソシュールによる毛髪湿度計

2013年度新製品 エコエネルギー学習キット

従来のエコ技術学習キットの改訂版として新しく「エコエネルギー学習キット」が発売されました。

価格は同じですが今回はソーラーパネルが2枚になりまた部品も従来にはなかった緑色を使ってエコらしさを表現しています。
　
　
　
ソーラーパネルが2枚になったことで直列並列だけではなく逆並列を使用してトラッキングシステムやゲート遮断機も作れます。
　

マイコン制御学習キット 「マイコン制御入門」（E-TEC)について

＜マイコン制御学習キット　E-TECについて＞
フィッシャーテクニックの学習キットProfiシリーズにE-TECという自動制御学習キットがありますがこれを今回新たに紹介したいと思います。
このキットは「センサー学習キット」の後継機種として発売されている商品で「マイコン制御入門」という商品名で販売いたします。
価格は税込み21000円です。ブロック数260個、3種のセンサーとマイコンモジュールで12種類のモデルを組み立てながら電気回路の基礎からマイコン制御までが学習できるキットです。


フィッシャーテクニックの組立モデルは①手で動かす②モーターで動かす③リモコンで動かす④マイコンで動かす⑤コンピューターで動かすというふうに動作方法を段階的に発展させていけるようになっております。フィッシャーテクニックはそれを使って遊ぶ子供たちが段階的にその能力を高めていけるように企画されています。そしてそれぞれに対応するキットに取り組むことでその知識と能力を伸ばしていけます。


このキットは内容的には
①スイッチ・電球・電池を使って簡単な回路をつくり「メーク接点」、「ブレーク接点」について学習します。
フィッシャーの押しボタンスイッチは３点接続になっていてメーク接点としてもブレーク接点としても利用できます。この押しボタンスイッチを使って並列・直列およびAND回路・OR回路についても簡単に説明しています。
そして誰もが最初は不思議に思う三路スイッチを使った家庭の階段ライトについてそのモデルを組み立てながら回路の説明をしております。その動きは　ここからご覧になれます。

中学の技術家庭の教科書にはスイッチとしては単極単投スイッチしか紹介されていませんのでほとんど習うことはないですが「メーク接点」「ブレーク接点」はシーケンサ制御やコンピューター制御学習では基本事項ですのでこのことを学習する意義は大きいと思います。
またモーターの回転方向の変換方法として「極性転換スイッチ」を使ってのエレベーターの制作があります。動きはここからご覧になれます。


②つぎに手動ではなく自動的にスイッチを入切する方法としてボタンスイッチとカムを使って「カムスイッチ」を作りながらその機能を説明し2色の信号機を組み立てます。

その動きはここからご覧になれます。しかしエネルギーロスや摩耗があるため今日では使われなくなりここにマイコン制御のスイッチが登場してきたことを説明し

③次にマイコン内蔵のE－TECモジュールを使った自動制御について説明していきます。

このマイコンモジュールにはモーター出力１（ライトなら２）、センサー入力がI1からI3まで3か所あります。そして基本プログラムはI1オンでモーターの左回転、I2オンで右回転、I3オンで停止となります。そして内蔵ブログラム選択は4つのディップスイッチで行います。またこのマイコンによってフォトトランジスターやリードセンサーのようにオンオフしかないものでも「ブレーク接点」の設定が可能ですので金庫では磁気センサーがオンからオフになると警報ブザーが鳴るといった設定ができます。。
またマイコンには基本プログラムの他に特殊プログラムが8種類が内蔵されていますがそれが使用可能なモデルを組み立てながらそのプログラムの使い方などを説明しています。
代表的な組立モデルは下のようなハンドドライヤー・警報機付き金庫・ガレージドア・駐車場ゲート・ブロック供給機などです。
　
　


これらの組立モデルの動きはハンドドライヤー、警報機付き金庫、ガレージドア、駐車場ゲート、ブロック供給機をご覧ください。

ただ内蔵ブログラムの内4つは論理回路でAND回路、OR回路、フリップフロップ回路、モノフロップ回路になっていますがこの内容はこのキットのレベルを逸脱するために説明は入っておりません。

パソコンでのプログラム作成が不要ですから9歳以上のお子様なら十分に楽しめると思いますので
是非ともキットをご購入の上お子様と一緒にマイコン制御の世界を楽しんでください。

機構学モデル２ 空気圧作動モデル

■空気圧作動の基本メカニズム
フィッシャーテクニックの「空気圧作動キット」や「空気圧ロボット」で利用されているメカニズムについても取りまとめておきました。
今回新しくコンプレッサーができましたしその出力もかなり高いので空気圧メカの利用の幅も広まっています。
●シリンダーの上下動(リフトアップ）

リフトの動きはここからご覧になれます。

●ドア開閉
　
片開きドアの動きはここからご覧になれます。また両開きドアについては
ここからご覧になれます。

●ラック＆ピニオンによる回転
　
ラック＆ピニオンの動きはここからご覧になれます。
ラック＆ピニオンを使った反転グリップの動きはここからご覧になれます。

●クランクによる回転

遮断機の動きはここからご覧になれます。

●リンク機構

リンク機構を使ったアームの動きはここからおよびここからそしてここからもご覧になれます。

●スライダー機構

スライダー機構を使ったグリップの開閉はここからご覧になれます。

等です。ビデオは数年前に作成したものですのでコンプレッサーは旧タイプです。
空気圧を使うとモーター駆動と異なり瞬間的に動くので動きがきびきびしています。

機構学モデル１

■フィッシャーテクニックで作る機構学基本モデル
フィッシャーテクニックの部材で制作できる基本的なメカニズムを機構学モデルとして制作しました。フィッシャーのブロックを使えばメカニカルな機構はほぼ完全に制作可能であることをご理解いただけると思います。
簡単に並べてみますと
●ラック＆ピニオン


●遊星歯車
　

遊星歯車の動きはここからご覧になれます。

●傘歯車

　
●フェースギア
　

●ウオームギア
　

●カム機構


●リンク機構
　
　

●スライダーリンク機構


●クランク機構
　
クランクの動きはここからご覧になれます。

●ユニバーサルジョイント


●ベルト伝達機構


●ねじ送り機構
　
●偏心回転機構


●オルダム継手
　
その動きはここからご覧になれます。

■基本的な応用モデル　
基本的なメカニカル機構を複合的に使った応用例としては車関連のメカニズムがあります。
●ステアリング機構
　

●デフレンシャル機構
　

●変速機



この機構学教示用モデルの動きについては動作ビデオをYoutubeに掲載しておりますので「機構学教示用モデル」で検索していただくと
ご覧になれます。

Factory Automation 自動搬送システム

随分前にファクトリーオートメーションということで主としてCP-04産業ロボット組立キットを使って自動搬送システムもどきを制作しておりましたが不完全な所や駆動不備もありましたので今回はすべてを見直して作り変えました。
装置全体の写真です。


装置は次のようなロボットおよび搬送装置によって成り立っています。
①ワーク吸着搬送ロボット　
これはモーターでピストンを動かして空気を抜いてワークを吸着するグリッパーを持った水平移動リフトです。このロボットでは並べた円筒ワークが引き抜かれると自動的に次の円筒ワークが垂直に立つような供給装置を作るのに少し苦労しました。吸着装置は今回発売のRobo TX空気圧ロボットキットで採用されている吸着盤を使用しています。コンベアに到着すると今度はピストンを押し戻して真空状態を解除してワークをコンベアの上に落とします。

　　　　
②ワーク供給３Dロボット　コンベアに運ばれたワークを感知してワークを溶接スポットへ移送します。産業ロボットのキットをそのまま使っています。


ここまでの動きは ここからご覧いただけます。
　　
③溶接ロボット　これも産業ロボットキットにある溶接ロボットです。ワークをフォトトランジスターが感知すれば移動して２か所溶接します。


④ワーク＆検査ロボット　コンベアにワークが載せられると感知して移送しドリル盤の前で停止した後ドリルした後カラーセンサーでワークを色識別し黄色以外のワークを排除します。黄色のワークは次の工程にいきますがその他の色のワークはサイドに押し出されます。
　

ここまでの動きは ここからご覧いただけます

⑤反転搬送コンベア　これも産業ロボットキットの反転ロボットにコンベアを接続したものです。コンベアの端まで来るとフォトトランジスターが感知するとコンベアは停止します。


⑥水平搬送パレタイザー　コンベアにワークが届くと感知して移動しワークをつかんでパレットへ運びます。ワーク２個を並列に並べるとパレット搬送ロボットに信号を送ります。


ここまでの動きは ここからご覧いただけます。
　　
⑦パレット搬送自走ロボット　これは自走ロボットですが信号を受けるとライントレースしながらパレットを目的地まで搬送したあと元の位置に戻り次のパレットにワークが積まれるのを待ちます。この自走ロボットは９Vニッカドバッテリーを使用するのですが電圧が8.5V以下に降下するとプログラム通りに動いてくれません。常に電圧をチェックしてから作動させる必要があります。ライントレースには新しい赤外線センサーを使用しています。


自走ロボットの動きは ここからご覧いただけます。

ビデオが長すぎたので４分割しましたので少し見づらくなっています。
ワーク貯蔵所からワークを搬出しコンベアに乗せると３Dロボットで溶接拠点に移送し溶接が完了すれば次の機械加工工程に送られ穴あけ作業の後商品検査をして色識別を行い次にワークを上下反転させて次の工程へ送りパレットに積み込み自走ロボットで所定位置に保管します。
このプロセスは実際の工場の加工工程とは異なりかなりの無駄もありますが製造ラインのシーケンシャルな流れを自動化すればこのようになるのでないかという一つのシミレーションモデルです。

立体駐車場を改良２ （H24.9)

立体駐車場の改良１　H24.1
昨年4月に制作した立体駐車場のモデルを少し改良しました。改良点は
●ゴンドラの上下動をラックピニオンからチェーン駆動に変更すると共にゴンドラの構造を強化
●ゴンドラと駐車スペースの間に自動開閉タラップを取り付けました
といった所です。これらによって前回モデルよりは近所にある実物に近づきました。
　
　

Robo RF DataLinkを使って無線通信を操作できます。パネル画面はゴンドラ内の操作盤を模したもので次のようになっています。

３F3番へ走行をビデオにとりましたがゴンドラの走行については実機は目的場所に向けて対角線上に動くようになっていますがフィッシャーのモーター速度制御は固定式ですので上下動が早くなって対角線走行がうまく出来ません。
ビデオはここからご覧になれます。プログラムは次のようになっています。


立体駐車場の改良２　H24.9
この駐車場のモデルになったご近所の立体駐車場はこの9月で廃止され跡地にマンションが建つとのことです。この駐車場は実物をまねて制作した立体駐車場なのでより完璧なものにしてオーナーさんにも見せてあげようと思い、まだまだ不備な点もありましたのでさらに完璧を目指して改良しました。
主な改良点は
①転倒防止のため左右15㎜ずつレール幅を広げる（実機はバランス的にもっと幅広ですが）


②ゴンドラの内外面を改良、タラップが開いたとき床面とレベルに。タラップ駆動モーターは床面下部に取付けてすっきりと
実機は格子で完全にゴンドラが箱型になっていますが。


③室番ストッパー側にリミットを使用しゴンドラ側には丸棒を使用。これで従来のような接触不良によるミスがなくなりました。


④ソフトウエアの改良
従来のプログラムでは垂直移動が水平移動より速いという前提でプログラムをしていた（垂直M2が先に停止し次に水平M1が停止するというプログラム）ために３階1番・３階２番・２階１番などでは階数に着くのが遅いと水平移動でオーバーランが発生していたので（階数＞室番）と（階数＜室番）場合に分けて移動の仕方が異なるように改良したので従来のようなオーバーランが発生しなくなりました。
例えば３階３番と３階１番を指定した場合３階３番ではゴンドラは上昇しながら３番へ移動しますが３階１番ではまず１番へ移動した後３階へ上昇するようになります。プログラムの変更点は次のようになっています。


ゴンドラの動きの違いはここからご覧になれます。

2012年新製品 ＲｏｂｏＴＸ空気圧ロボットキット

Robo TX対応の空気圧ロボットキット
2012年の新製品　CP-30 RoboTX空気圧ロボットキットでは4種のモデルが組み立て可能です。


組立可能モデルは空気圧モーター・色別仕訳ロボット・真空ピックアップ機付ローラーコースターおよびピンボールゲーム機です。


■新型コンプレッサーはパワーモーターサイズ
今年の新製品から使われだした小型コンプレッサーはパワーモーターと同じケースを使っておりサイズもずいぶん小さくなりました。従来のコンプレッサーはミニモーター・ピストン・逆流防止弁・エアータンクなどを組み合わせて組み立てていましたが今回からは単体となり大変コンパクトです。組み立ては簡単ですがメカがわからなくなりますね。
従来のコンプレッサーと並べてみました。
　

制作モデル１　ピンボールゲーム機
最後のピンボールゲーム機は左右のプッシュボタンでレバーを空気圧で操作して得点を競うゲーム機で実機と同じ感覚で遊ぶことができますのでまずこのゲーム機を組み立ててみました。
ピンボールの得点はフォトセンサーおよびカラーセンサーを使って通過回数および接近距離で得点が得られるようになっています。
　

ゲームは3球で行います。ＴＸコントローラーの液晶画面に得点などが表示されるプログラムになっています。
　
簡単な動きは ここからご覧いただけます。

このキットの価格は税別28000円ですが空気圧ロボットキットですので本体以外にＴＸコントローラーが必要です。



制作モデル２　真空吸着アームロボット
次に「真空吸い上げロボットアーム」の動きを紹介します。

動きは ここからご覧いただけます。

玉が2か所の到着点にたどり着くとセンサーで場所を感知してその位置にアームが移動し、玉を吸着して2か所の投入口に順次持っていって落としていきます。そして回転下降していずれかの停止場所にたどり着きまた場所を感知してアームが動き出すという内容です。サンプルプログラムでは真空吸着の時間が0.5秒になっていますがこれでは完全に吸着せずパチンコ玉が落ちたりしますので2秒にして完全に吸着できるようにしておりますので少し長く感じます。

RoboインターフェイスのWindows7対応

RoboインターフェイスのWindows7対応
２月7日　Windows7にRobインターフェイスが対応していない場合(64ビッtの場合）があるのでその対処法をまとめました。
フィッシャーテクニックのホームページに記載がありますがドイツ語記載ですのでわかりにくいです。
要はWindows XP (Service Pack2)対応のRoboproに収納されているUSBドライバーがWindows7上でも使えるようにインストールすれば問題なくRoboインターフェイスは動くということです。
手順としては
①Roboproソフトウエアを最新バージョンにアップデートする。これはフィッシャーテクニックのホームページからダウンロードできます。
②次に手持ちにRoboproのCDを起動させて「フォルダーを開いてファイルを表示」をクリックしアプリケーションのSetupをも右クリックして
プロパティを開きます。次に互換性を選択し互換モードの「互換モードでこのプログラうムを実行する」にチェックを入れて「Windows XP (Service Pack2)」を選択し実行します。
③プログラムがインストールされたら続いてアップデートを行います。
④次にコントロールパネルからデバイスマネジャーを開いてその他にある「Robointerface」を探す
⑤ドライバーソフトを探すで下側をクリックしを探す場所としてC:\programfiles\Robopro￥USB-Driver-installを挿入して
次へをクリックすると自動的にインストールされます。
⑥これでWindows7でRoboインターフェイスは認識されます。これで使えるようになります。

RoboTXコントローラーの場合はこのような操作をしなくても何ら問題なく使用できます。

時代遅れの二足歩行ロボットSamurai

二足歩行ロボットの進歩
2月2日　10年ほど前ロボワン大会が始まったころフィッシャーのブロックを使って二足歩行もどきのロボットを作って第2回の大会から参加しましたがそのとき制作したのが写真の静歩行の二足歩行ロボットです。

そして第3回大会では階段昇降ロボットを製作しました。これはパワーモーターを6個、ミニモーターを4個使ったがちがちのDCモーター駆動装置でサーボモーターで動くロボットとは程遠い存在でしたがよく頑張ったということで「バンダイ賞」をいただきました。

そしてこのことをフィッシャーテクニックに報告しロボットが組立できるキットを20台ほど依頼しましたがそのとき企画担当の方やフィッシャーファンクラブの方が私のモデルを改良して「Samurai」という名でファンクラブに出展しその後も数名のファンの方がRobopro対応のプログラムなどを作っておられるようです。

当初の「Samurai」は全く私が制作したものでしたがその後いろいろな方が改良されミニモーターに代えてパワーモーターを利用するなど改良されましたが久しぶりに動かしてみると最近のサーボモーターで軽快に動く二足歩行ロボットを見慣れていますので動きの遅さ・歩幅の狭さにいやになるほどです。
こんなことを見ても二足歩行ロボットがこの10年間で飛躍的に進歩したことが良く分かります。
なおSamuraiの組立マニュアルはフィッシャーテクニックの情報源であるfischertechnik communityやft-datenbankなどで「samurai」で検索すると組立マニュアルがダウンロードできます。プログラムもダウンロード可能です。

Robo探査ロボットとRoboTX探査ロボット

RoboインターフェイスとRoboTXコントローラー使用の探査ロボット
フィッシャーテクニックでは従来のRoboインターフェイスに変えてRoboTXコントローラーを主要なインターフェイスに切り替えていますのでまだ3年も経たないのにRoboインターフェイス対応のロボットキットからRoboTX対応のロボットキットへと品揃えを変えてきています。本年の新製品で空気圧真空ロボットも新しくRoboTX対応版になりますのでRoboTXシリーズが完成します。

主たる違いは勿論インターフェイスに使用しているCPUの性能が格段によくなったこととモーター制御が従来のパルス歯車を使っての制御からエンコーダーモーターによる制御に変ってきた点および無線通信が従来のRF DataLinkではなく通常のBluetoothが使えるようになったことです。勿論ロボットについてはRoboCupジュニア大会に出場できるサイズで制作できるように配慮した点もあります。こられが大きな違いですがただRoboTXの液晶画面が小さすぎて目がわるい年配者にとっては文字を読むのが厄介な所です。
Robo探査ロボットとRoboTX探査ロボットです。
　
裏面はセンサーは同じですがモーターがパワーモーターとエンコーダーモーターの違いがあります。
それから超音波センサーがRoboインターフェイス用とRoboTXコントローラー用では配線が2本から3本に変っていますので同じセンサーではありません。
　

パネル画面からロボットを操作するプログラムの画面は次のようになっていますがRoboTXの場合は温度が摂氏温度で表示できるようになっています。これは使える関数が多くなったことによります。（指数関数・対数関数が使えるようになったため）

　摂氏温度14.6が表示されている


エンコーダーモーターの使用により完全に回転数は制御できますが実際はタイヤと床面とのすべり摩擦の違いもあり
完全に走行距離や回転角度を制御できるとは限りません。

階段昇降ロボットに再挑戦

階段昇降ロボット？に再挑戦
3年前に制作した階段昇降ロボットが壊れたままの状態になっていたので改めて制作しなおそうと思って作り直しましたがなかなかうまくいきません。むしろ前作の方が優れています。前作のビデオはここからご覧になれます。
このロボットはもともとドイツの「Stairbot」を模してフィッシャーのパーツでどこまで近づけるかを試したのですがどうにか昇ることが出来ましたが降りることができず改善するといいながらそのままになっていてしかもインターフェイスなどを他のモデルに使ったりして分解した状態で放置しておりました。
今回は少し軽量化を計るためにアルミブロックを4本使用した以外は取り立ててつくりを変えていないのですが昨日1日かけて作りましたが現状ではうまくいっておりません。
　
次の休みにでも再度取り組む予定です。

太陽光追尾型ソーラー発電モデル

太陽光追尾型ソーラー発電モデル
1月25日　フィッシャーの太陽電池(品番37400　3V240ｍA）を12個使用してニッカド電池に充電できる太陽光追尾型ソーラー発電モデルを制作しました。ソーラー電池4個を直列にしたものを3セット並列に接続しましたので理論上は12V720ｍAの発電が可能ですので9Vのニッカド電池なら充分充電できるはずです。
制作面で工夫したのはフレーム構造を頑丈にするためにアルミブロック390を4本使用したことおよびかなり重量のあるソーラーパネルをスムーズに回転させるためにチェーンではなく弓形はりをつないで半円をつくりその周りにチェーンを配置してこれを歯車で回転させるという方法をとったことです。この方法が思いつくには何度か試行錯誤をいたしました。左右に歯車を取り付けそれにチェーンを通してパネルを回転させることも行いましたがこれでは回転角度によって軌道の長さが異なってくるのでうまく回転してくれません。そこで正確に半円軌道をつくりその中心点を中心に回転するようにしてしかもバランスが取れるように重しをとりつけて回転がスムーズになるようにしましたのでミニモーターでもうまく回転してくれています。水平移動についても中心点にターンテーブルを取り付け左右に車輪を取り付けましたのでこちらもミニモーターでスムーズに回転してくれています。(制作所用時間14時間）

まず太陽の好く当たる所に設置すると出力は13Vを超えていました。
　
パネルの垂直上下動は弓形はりで作った半円径にチェーンを巻きつけ歯車で回しています。
　

太陽光追尾装置は垂直・水平になるパネルで仕切られた2個のLDRの値を読み込み同じ値になるように上下・左右に動かして太陽光を追捕するようになっています。

プログラムは次のようになっています。１５分毎に追捕するようにしています。

ＴＸコントローラーのBluetooth 設定

TXコントローラーのBluetooth 設定
新しく購入したTXコントローラーをBluetoothを使って無線通信できるように設定する方法です。
すでにコントロールパネル上でbluetoothデバイスが設定されていることを前提にします。

「bluetoothデバイス」アイコンが表示されていますのでこれをダブルクリックすると
現在使用しているBluetoothデバイスが表示されますので「追加」をクリックします。
すると追加ウイザードが開きますので「セットアップが完了し・・・」にチェックを入れて「次へ」をクリックします。


新規デバイス追加ウイザードでパスキーの選択で「マニュアルに指定してあるパスキーを使用」をチェックして
１２３４を入力します。



これでパスキーが交換されて設定が完了します。

トレーニングキット ３軸ロボットのシーケンサ制御

フィッシャーテクニックのトレーニングキットは組立完成品で主として学校・企業様でのシーケンサ制御学習用の教材になっています。種類は３軸ロボット・コンベアライン・機械加工(インデックス）ライン・空気圧加工ライン・自動倉庫・3層エレベーター等があります。
　
　

そのうち最もよくご利用いただいている３軸ロボットのシーケンサ制御をご紹介します。ロボットの移動距離は180度回転・前後100mm・上下160mmです。グリップでワークを挟むようになっていますのでモーターは4個使用。リミットは4個、パルスカウンターを4個使用して位置決めをしています。モーター1個の正転・逆転にリレーを3個使用。またこのリレーを使って押しボタン操作でも動かせるようにしています。(販売品の３軸ロボットはあくまでもロボット単体でリレーやシーケンサは付属しておりません。）
　


●手動操作
押ボタンスイッチを押すことで右回転・左回転・前移動・後移動・上移動・下移動・グリッパー開・閉を行いリミット入で動きが停止するようになっています。その動きはここからご覧になれます。


●自動操作
次にシーケンサを使ってのサンプルプログラムですがリレーを使用してハード的にインターロックを回避しています。パルスカウンタの値はカウンタを使って処理しています。プログラムはワークを動かし2段重ねしてまた元に戻すという内容です。その動きはここからご覧になれます。使用シーケンサは三菱FX2Nー64MR。工業高校以上のシーケンサ実習にお使いいただければと思います。プログラムは三菱のFXGP-WINで作成。その一部です。