お答えしますよ~第3弾☆

さて、ちょっと日にちが開いてしまいましたがお答えしますよ第3弾です。

下記内容の御質問を頂きましたのでお答えしてみたいと思います。

下記URLを見ていただくと分かりますが、某ア○モのような不自然な二足歩行ではなく、より人間に近い二足歩行を実現しています。
このブログのこの記事を見て、コラボレーションしたらすごそうかなと思ったので書いてみました。
1.64チタン使用による骨格のスリム化・軽量化
2.より人間に近い64チタン骨格の作成
まだまだあると思いますが、なんだかター○ネーター見たいにできたりして・

↓参考URL
http://www.takanishi.mech.waseda.ac.jp/



御質問内容でア○モを引き合いに出されていましたので一番近い形状というかコンセプトのWABIAN-2Rという機械の骨格部分に焦点をあてて考えてみましたよ。


まずこのWABIAN-2Rの基本スペックを確認したところ全長1475[mm],重量67.5[kg]とだいぶ人体に近い数値が出ているのがわかります。

同寸法の人間は居そうですね。

ということでWABIAN-2Rを人体に置き換えた際に一体どのくらいの骨格重量があるのかを考えました。

通常人体では総体重の1/5が骨の重量といわれているようです。

ですのでWABIAN-2Rが人体に近いつくりをしていると仮定すると13.5kgが骨格と言われているものに相当する重量のようです。


さて、ここから実際にこのWABIAN-2Rの骨格をTi-6Al-4Vチタン合金に換装して行った際のメリット、デメリットを考えて行きましょう。

重量については恐らく(色的に)アルミニウム系の合金を使用していると予想してみるとそこまで軽量化は見込めなさそうです。
しかしながら高負荷の掛かりそうな腰骨あたりに使用すれば剛性を上げる事が出来そうです。
ここの剛性を上げる事が出来れば腰骨一体をスリム化出来て、広い空間を取る事が出来ると考えます。
これによりその他の部材の小型化を含めトータルバランスの軽量化がしやすくなると思われます。

そしてそれは胸の周囲も同じことが言えそうです。

また、アルミニウム系の合金に比べ耐腐食性でTi-6Al-4Vは大きなアドバンテージを得ることが予想されます。
これは最終的にロールアウトして民間レベルで採用された場合大きなメリットとなるでしょう。



と、ここまでをメリットとして考えたのですが実際に形にする為に色々と弊害がありそうです。


骨というのはある程度の撓りというか反発力も必要なようなのですが、Ti-6Al-4V合金で作った場合剛性が高すぎて全くしならない可能性も出てきます。
何度か書きましたがTi-6Al-4Vでボルト等の締結部品を作成した場合のメリットとして最終的に伝わる力を整流化させるというのも大きな目的であります。

骨格自身をTi-6Al-4Vで作ってしまうと骨格自身が”いなして”いた力がモロに間接に掛かってくるのではと考えます。


力というのは人間が一歩歩くたびに路面からの反発力や運動エネルギーとして体に伝わってしまいます。
常に高剛性の物でそれを受け続ける事によってTi-6Al-4V以外のところに疲労が溜まってしまわないか心配です。

ベータチタニウムでTi-6Al-4Vを使用してボルトを作ることの意味合いとして『力をしっかりと繋ぐ』ということを考えています。
オートバイや車で考えるとサスペンションの周囲のボルトを換装することによって逃げていた力を整流化させることが大きな目的の一つです。



ここからは仮想の結論ですが

フレーム、骨格はアルミニウム系の軽量低剛性の素材で作り、負荷の集中する関節の部品にTi-6Al-4Vを使用するというのが一番効果的ではないだろうか?

素材自体は適材適所で”シナル”ところは撓らせて”繋ぐ”ところで力を均一化させてキチンとしたパフォーマンスを発揮できるようなものの方が良いのではないかと思いました。


Ti-6Al-4Vは決して万能ではありません。
というか万能な金属(素材)というものは無いでしょう。

ベータチタニウムでTi-6Al-4Vを使用する際に一番メリットがあるのはボルトナットだと考えているのもそこが重要なのですね。
(それ以外の有効活用方法は研究しておりますが)


最終的結論として





















WABIAN-2Rのボルトというボルトを全てベータチタニウム製に換装すれば性能は上がるでしょう☆


って事でいかがでしょう??



あまりお答えにならなかったかもしれませんがご了承下さいませ。


さて、今回の記事を書いていて思ったのは人体というものがすばらしく良く出来ているものだと実感しました。

この記事を書いているタイピングの指の動きなんて実際プログラミングデータで動かそうと思えばどれだけの演算装置が必要なのか考えただけでも気が遠くなります。

今回勝手に引用させていただいている
早稲田大学理工学術 機械工学科 高西研究室の方々の研究されているこのようなロボット技術というのは凄いなと入り口に立ってみて実感しました。


このような事を考えるきっかけになった御質問頂いたDさまに感謝致します。
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コメント
遅くなりましたが
続いての御質問ですね。

まず結果からお話しますと「しなります」

が、引張強度が強い金属なので曲げた際に外側が大きくつっぱてしまうので座屈は純チタンに比べて早い段階で起きてしまうでしょう。

ベータチタニウムで使用している高品質なTi-6Al-4Vであれば粘りも強いので多少は持ちがよいでしょうが、やはり向いてはいないのではないかと思います
by: B-titaniumTecDev * 2007/10/09 14:46 * URL [ 編集] | page top↑
自由研究ご苦労様です@@;
記事の更新が無いので、もしかしたら、かなり調べられてるのかなと思っていたら・・・おみそれしました。
やはり、本職は目の付け所が違いますね。
こちらこそ勉強になりました。
材力はもっと勉強が必要です・・・

ついでに質問なんですが、
ピアノ線のような細さにすると、64チタンでも「しなる」のでしょうか、それとも「座屈」や「破断」になってしまうのでしょうか。
by: D * 2007/10/04 12:13 * URL [ 編集] | page top↑

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