Walbi：ArduinoとLX-16Aサーボで作る安定二足歩行ロボット

必要な部品と材料

Arduino Nano R3	×1
LX-16Aサーボ	×10
デバッグボード	×1

必要な工具と機械

• 3Dプリンター

使用するアプリとオンラインサービス

• Arduino IDE

プロジェクト概要

サーボで二足歩行ロボットが作れたら素晴らしいと思いませんか？ The Inner Geekはそう考え、これがその結果です……

こちらがWalbi（WALink BIpedの略）、機械学習プロジェクト用に作られたロボットですが、プロジェクト自体は頓挫しました（Walbiも歩けませんが、それは両足を地面にしっかり着けているからです）。

Walbiは「脳」にArduino Nano、「筋肉」にLX-16Aサーボ、「骨」に3Dプリントパーツを使用。LewanSoul LX-16Aサーボは小型ロボットプロジェクトに夢のようなサーボで、軽量かつ19kg·cm以上のトルク、サーボ間を1本のケーブルでデイジーチェーン接続できるため配線が非常に簡単です。

Walbiは2:1スケールの人型で、脚長は踵から腰まで55cm（21.7インチ）、重量1.1kg（2.4ポンド）。白いパーツは3Dプリントですが、軽量で頑丈な木材でも代用可能です。

プログラミングは非常にシンプル。モーションキャプチャと再生用の2つのプログラムをGitHubからダウンロードすれば、Walbiを歩かせたり、這わせたり、登らせたり、跳ばせたり、踊らせたりできます。脚を所望のポーズに動かし、そのポーズを記録、次のポーズを作って記録、を繰り返し、シーケンス完成後に再生すれば、あなたが教えた動作を巧みに実行します。

あなたのWalbiにリバーダンスを教えることもできるかも 😀

Walbiの組み立て

WalbiはFlashForge Creator ProでPLA出力。STLファイルはThingiverseからダウンロード可能、または木材・金属で脚・腰・足を自作も可能。サーボサポートはこれらパーツ、サーボ同士を接続します。

サーボをパーツと相互に固定するため、4種類の金属サポートが必要です（詳細と写真は「Release The Inner Geek」ブログ参照）。

配線

LX-16Aサーボ制御にはLewanSoulデバッグボードが必要です。

Arduino Nanoのシリアルポートからコマンドを受信します。ハードウェアシリアルはPC通信用に使用するため、SoftwareSerialライブラリで第2シリアルポートを作成し、デバッグボードに接続（コードではピン10と1を使用）。

シリアルサーボなので配線は最小限。サーボ間を付属ケーブルで接続し、腰のサーボをデバッグボードに直結。PCはArduinoのUSBポート、ArduinoとデバッグボードはTX/RX/GNDの3本ジャンパーで接続。

サーボのボーレートは115200（変更方法ご存知なら教えてください、高すぎます）。SoftwareSerialには高すぎるため、エラーチェックとリトライ機能を実装。正しい読み取りまで粘る必要があります。

電源

サーボは7.4Vで19.5kg·cm出力可能。本プロジェクトでは6V使用、ストール電流は3A未満でした。

プログラミング

ArduinoコードはプロジェクトのGitHubリポジトリで公開。

モーションキャプチャと再生に2つのプログラムを使用（映画のモーションキャプチャと類似）。手順：

1. ロボットをポーズさせる（サーボはデフォルトでモーターオフなので手で回せる）
2. Walbi_recordで全サーボ角度を読み取り表示
3. その角度をWalbi_playのposeAngles変数に入力
4. timeToMove変数（ミリ秒）で速度設定して再生

プロジェクトを楽しんでいただけたら、コメント、ブログ購読、その他フィードバックで応援よろしくお願いします！

Inner Geekのノウハウ

Walbi製作で得たヒントとコツ：

• LX-16A用サポートはサーボに1つの向きでしか取り付けられないため、特に3Dプリントパーツへの取り付けで間違えやすい。組み立て直しが数回必要だった
• サーボのデフォルトIDはすべて1。ロボット搭載前に各サーボに異なるIDを割り当てないと、同一IDの複数サーボと通信不能になる
• ケーブルタイで配線整理すると見栄えが大幅改善
• サーボ付属のネジでホーン-サーボ、ホーン-サポートを固定。サポート同士、サポート-プラスチックパーツ接続用ネジは別途購入必要。DIN912 M2-6とM2-10を使用
• ロボット足裏にシリコンパッドを貼るとトラクション向上
• 金属製サーボホーン推奨。付属プラスチックホーンは脚同士が衝突すると破損し、ガタが出て再生精度が低下する（それ以外は驚くほど精度が良い）

コード

モーション制御と再生用Arduinoプログラム

https://github.com/ptavaressilva/Walbi

カスタムパーツとエンクロージャ

3Dプリントパーツ用STL

Flash Forge Creator Proで出力
CADファイル: thingiverse.com