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XGO-Duck を組み立てる:15個のサーボで歩くアヒル型ロボット

Arduino UNO Q と15個のシリアルサーボで動く二足歩行ロボット XGO-Duck の構成を、3Dモデルと写真、基板のテスト動画で紹介します。

作業台の上に立つ XGO-Duck。白い3Dプリントの胴体と脚、黄色のくちばしと足

XGO-Duck は、Pollen Robotics の Microduck をもとに Luwu Dynamics が開発したアヒル型の二足歩行ロボットです。3Dプリントで作る機体に、Feetech 1910 シリアルサーボ15個、Arduino UNO Q、IMU を載せた専用の拡張ボードを組み合わせます。

開成でもこの XGO-Duck を実際に組み立て(組み立て記録)、操作用の iPhone アプリを開発しています。この記事では、まずロボットの全体像を紹介します。

3Dモデルで見る

組み立て後の XGO-Duck を3Dで表示しています。ドラッグで回転、スクロールやピンチで拡大できます。「内部の電子部品を表示」を選ぶと、頭の中のカメラや胴体のスピーカーの位置がわかります。

3Dモデルを読み込み中…

構成

部分 使う部品 役割
コントローラー Arduino UNO Q Linux 側で動作ポリシーの推論とブラウザ画面、STM32 側でサーボとセンサーの通信
アクチュエーター Feetech 1910 シリアルサーボ ×15 脚の関節10、首と頭の関節4、口1
拡張ボード Luwu UNO Q 拡張ボード 電源の分配、サーボの接続、IMU
姿勢センサー QMI8658A 6軸 IMU 加速度と角速度のフィードバック
機体 3Dプリント部品(STL) 胴体、脚、首、頭
やわらかい部品 TPU で印刷する部品 足の裏と口

歩行のポリシーが動かすのは14関節で、口のサーボは別に制御します。

写真で見る

正面から見た XGO-Duck。くちばしを開けている
首と頭に4つの関節があり、口は別のサーボで開閉します。
XGO-Duck の背面。青い拡張ボードとサーボの配線が見える
背面にコントローラーと配線をまとめています。
宙返りする XGO-Duck のアニメーション
宙返り(映像:CyberBionic Maker)

写真は開発中のプロトタイプです。組み立てるときは、お使いのリビジョンに合った組立図と基板データに従ってください。

拡張ボードのテスト

拡張ボード V1.1 の実物写真と、基板のテスト動画です。動画の基板は製造データと異なる部分があります。製作には最新の製造データを使ってください。

電源を接続し、インジケーターが点灯した拡張ボード
電源の接続、サーボのコネクター、インジケーターの位置
逆接続の保護テスト(24秒)
サーボのストール(拘束)テスト(18秒)

サーボのテストや調整では、できるだけサーボをストール(動きを止められた状態)にしないでください。

組み立ての流れ

  1. 部品をそろえる:部品表と照らし合わせ、すべての印刷部品とサーボの型番を確認します。電源を入れる前に、バッテリーと電源の仕様も確認します。
  2. 基板とサーボを準備する:UNO Q にランタイムを入れてから、サーボを1つずつ接続して ID(10〜14、20〜24、30〜34)を設定し、中心位置(2047)に合わせます。ID が重複すると、同じ書き込みが複数のサーボに届いてしまいます。
  3. 組立図に沿って組み立てる:25ページの組立図の写真が、向きと配線の基準です。関節が閉じる前にケーブルをつなぎ、左右で取り付けが違う部分は写真と見比べます。
  4. 動かす前に点検する:15個の ID がすべて応答すること、ケーブルが関節に挟まらないこと、IMU が動いていることを確認し、ロボットを支えた状態にします。
  5. キャリブレーションして段階的に試す:キャリブレーションの後、基本姿勢、平らな場所での低速歩行の順に試します。トルクをオフにすると倒れるので、必ず支えてください。

クレジット

XGO-Duck は Luwu Dynamics の開発で、Pollen Robotics の Microduck と microduck_rl をもとにしています。設計データと資料は xgoduck_hardware で公開されています。開成は Pollen Robotics とは関係ありません。