タイトルの表現が正しいか分かりませんが...上の動画みたいな動きをするやつの作り方です。何かいい表現がありましたら教えてください。工業系はどちらかといえば専門外なので...あとよく見たら実はこの動画ガバガバな部分があるのですが、気づいた方は気づかなかったことにしてください。

そもそもこれは何ですか?

私がこれを見たのは、UIST'16で発表された、KAISTのJaeyeonさんらのDesigning a Non-contact Wearable Tactile Display Using Airflowsという論文です。

この論文はエアフローによる非接触ウェアラブル触覚ディスプレイのコンセプトを検討するというものです。この論文の中では、エアフロー刺激の知覚に関する弁別閾(距離とか強度とか)を調べるための心理物理実験のためにエアフロー提示装置のプロトタイプを作っていて、それに用いられているのが、回転運動を4爪スクロールチャックみたいな動きにする機構です。

別にエアフロー云々したいわけではないですが、回転運動を直動運動に変換できるので便利っぽいな、と思ったので拝借しようと思ったわけです。ところが、

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このスパイラルどうやって作んねんな!?というわけで、このスパイラルをFusion360で作ってみましょう。

ちょっとコリオリ力っぽいね

一定の速度で回転する円盤があるとします。円盤が90度回転する間に、ペンが円盤の回転の影響を受けずにある点からある点まで等速直線運動しながら円盤上に線をひいていきます。そうすると、円盤に残ったペンの軌跡はさっきのスパイラルみたいになるんじゃないでしょうか?

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ここからわかるのは、回転の角度と直動運動の距離の関係が線形、ということですね(当たり前っちゃ当たり前ですが、実は違ってたりしたらごめんなさい)。これは非常に大きなメリットだと思います。

とりあえずこれを4つ分やればいけそうですね!やってみよう!とはいっても、じゃあこれFusion360でどうやって作図するんでしょうか?そもそもなんでFusion360でやるんでしょうか?それは、単に学生はタダで使えるからってだけですね、それだけです。

Fusion360による作図 楽チン編

私は2つ作図方法を検討しました。今回の記事では、

  • Fusion360単体で描ける
  • わりと簡単
  • 回転角度と直線距離の関係が若干線形でなくなる
といったメリット・デメリットがある作図方法をご紹介します。

1. まずはリニアガイドを描く

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こんな感じのを描いてください。円と線の組み合わせで簡単に描けます。このガイドに沿って棒が直線に動きますので、動かしたい棒の太さに幅を合わせてください。オレンジ色のやつはあまり気にしないでください。オレンジ色のやつの真ん中の穴のとこが円盤の回転中心です。

2. 直線を6等分する点を置く

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直動運動する棒の始点と終点を結んだ直線を6等分する点をリニアガイド上に置いてください。ぶっちゃけ何等分でもいいです。が、細ければ細かいほど曲線ガイドの精度は高くなるが面倒、粗ければ粗いほど楽だが曲線ガイドの精度が落ちます。6等分ぐらいがちょうどよさそうです。

3. 点を回転させていく

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画像から察してください。さっき置いた点を、それぞれ90/X(等分) 度だけ、外側の点につれて角度を増やしながら回転させてください。画像の場合は6等分なので外側の点につれて15度ずつ回転角度を増やしてます。この時、回転軸は円盤の回転中心にしてください。ようするに、円盤を回転させながら直線を〜〜ってのを強引にやってるわけですね。

4. スプライン曲線で点を繋ぐ

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とりあえず各点をスプライン曲線で繋いで、いわゆる近似曲線を作ります。精度が落ちるとか言ってるのはこのためですね。他に何かいい方法があればお願いします。

5. 曲線からパイプを作る

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近似曲線をガイドにパイプを作ります。太さは直動運動する棒の太さに合わせてください。

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パイプができたら、画像のようにボディ分割してください。

6. 完成するぞ〜

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できた半パイプをスケッチに投影するとこんな感じになります。あとは各自でちょちょいと微調整してください。そうすると完成です。おめでとうございます。

そんなに正確じゃないよね

若干脳筋チックなやり方だし、結局6点をスプライン曲線で結んだだけなので、上にも書いたようにちょっと回転角度と直線距離の関係の線形さが怪しくなります。でもちゃんと駆動します。

しかしこの脳筋チックなやり方、もうちょっとカッコよくできないでしょうか。次回はもう一つの作図方法ということで、アフィン変換を使用した方法をご紹介する予定です。