名称 MIRS2203メカニクス開発報告書
番号 MIRS2203-MECH-0011

版数 最終更新日 作成 承認 改訂記事
A01 2022/02/20 大橋咲花、池ノ谷晴行、増田匠真 青木先生 初版

目次

1.始めに
2.外観図
3.各部の評価及び変更点
4.制作物一覧
5.工数分析
6.総括



1.始めに

本ドキュメントは、MIRS2203RAPTAのメカ担当班の開発報告書について示すものである。


2.外観図

まず、以下にRAPTA全体の写真を示す。

fig1.RAPTA全体写真

また、サイズは
上部にカメラを含めると
これを含めない場合
直径400mm
ジンバル左右旋回角度180° 仰角30°
俯角60°
全高1365mm
全体重量6.96kg

3.各部の評価及び変更点

以下に各部の写真及び評価、特記事項を示す。

3.1 標準機下段

・フェンダーユニット

fig3.フェンダーユニット部写真

評価:当初の設計通りに加工を行ったが、手加工だったため0.1mm程度の誤差が発生した。

・フロントカウル

fig4.フロントカウル部の写真

評価:フロントカウル部を3mm圧のMDFで制作したため細く、接合を両面テープで行ったためすぐ取れてしまうのが難点だった。
・走行機構

fig3.走行機構部写真

評価:3㎜圧のMDFを2重に重ねることで製作した。設計の予定より強度が不足してしまった。

3.2 標準機中段

・ドットマトリクス

fig4.ディスプレイ部の写真

評価:当初の設計通りに加工できたが、固定した際の強度面に多少の不安があった。
・ボディ

fig4.ボディ部の写真

評価:レーザー加工機で加工した後、設計通りに固定が出来た。タイヤの高さとキャスターの高さは合うように、スペーサーを設計したことで、差を0.1mm以内に収めることができた。また、キャスターとして不具合なく機能した。
・支柱

fig4.支柱部の写真

評価:長さを指定して発注を行ったため、固定した時も安定していた。
・簡易アーム

fig4.簡易アーム部の写真

評価:3Dプリンターで設計通りの出力ができた。サーボモーターを埋め込む部分で1mm程度の誤差があり、多少のぐらつきは見えたが、アームとして問題なく機能した。

3.3 標準機部上段

以下に上段各部の写真を示す。
・カメラユニット

fig10.カメラユニットの写真

特記事項①:カメラユニットの作成
評価:設計段階では支柱に取り付ける部品を設計していなかったが、製作することにした。アームと同じくぐらつきは見えたが、問題なく機能した。

サーボモータの取りつけ

fig17.サーボモータの取りつけ

評価:設計通りに3Dプリンタで出力し、モーターを取り付けることができた。

3.5 外装

外装部の固定

fig18.マジックテープ部

評価:設計通りに外装部の製作を行うことが出来た。固定方法がマジックテープになり、少し外れやすくなってしまうことがあった。

特記事項①:基盤の取り付けについて

fig24.基盤の取り付け部

基盤の下にHDMIケーブルがタブレットに挿さっており、ケーブルを挿し抜きしやすいように基盤の固定は一か所にし、ナットを回すことで高さを変えることが出来るように製作した。

3.9天板

以下に天板各部の写真を示す。

fig26.天板部の写真

天板固定

fig28.天板固定用金具

非常停止用スイッチ

fig29.非常停止スイッチ

特記事項①:ロゴの追加

fig31.PARTAのロゴ

わかりやすいデザインにしたく、天板部にロゴをとり付けた。また注意喚起のシールも貼り付けた。

4.制作物一覧

以下に制作物一覧を示す。

〇:設計通りの製作
△:設計書にない小さな変更(調整のための加工)
×:再設計や大幅な変更

制作物 個数 ドキュメントリンク 開発状況 設計との差異
標準機下段 1 MIRS2203-MECH-0007 メカニクス詳細設計_ボディ設計書 完成
標準機中段 1 MIRS2203-MECH-0007 メカニクス詳細設計_ボディ設計書 完成
標準機上段 1 MIRS2203-MECH-0007 メカニクス詳細設計_ボディ設計書 完成
フェンダー 1 MIRS2203-MECH-0009 メカニクス詳細設計_フェンダー設計書 完成
簡易アーム 1 MIRS2203-MECH-0004 メカニクス詳細設計_簡易アーム設計書 完成
走行機構 1 MIRS2203-MECH-0009 メカニクス詳細設計_走行機構設計書 完成
外装 1 MIRS2203-MECH-0009 メカニクス詳細設計 完成

5.工数分析

まず、当初の基本設計段階におけるメカニクスのガントチャートをfig32に、実際の作業に関してをfig33に示す。

fig32.基本設計時点でのガントチャート

fig33.実際の作業

基本設計時のガントチャートと実際の作業内容を比べると、詳細設計に時間がかかったことにより一つ一つの製作が遅れ、製作自体も想定より多く時間を使ってしまったと言える。
また、前半においては各設計や製作を順に行っていたが、後半において統合を行う中で発生した問題を解決するため、幾つかの作業をバラバラに行うなど、基本設計において想定していなかった問題が発生した。外装やドットマトリクスに関してはそれが顕著であり、ドットマトリクスの設置において、計測のミスが発覚したために、これらの作成に特に手間取ったと考えられる。
その他にも、想定では社会実装時点では組み立て及び統合試験が修了していると考えていたが、上記の問題により社会実装ができなかった。
個人で見ると基本的に組み立て以外では3人で別々に分担して作業を行っていることが主であり、どちらかが仕事をしていないという期間はなく、想定外の事項が発生したことにより全体の遅れはあったものの、効率よく設計・製作を行うことが出来たと考えられる。

fig34.池ノ谷作業割合

fig35.大橋作業割合

fig36.増田作業割合

メカの詳細設計の総時間は、138(h)で、その内訳は池ノ谷、大橋、増田の順で61(h)、48.5(h)、110.5(h)であった。また、メカ製造は計155.5(h)で、その内訳は61(h)、28.5(h)、66(h)であった。そして、ドキュメント整備は計10.5(h)で、その内訳は6.5(h)、3(h)、1(h)であった。
グラフからも分かるように、増田は詳細設計と製造の割合が大きかった。これは、CADでの設計を行っており、製造の時にも修正点が多々あり、その度にCADでの再設計の作業を行っていたためである。それは、池ノ谷がドキュメントを整備するのと同時進行で製造を行っていたためである。一方大橋は、製造の割合が少し小さい分、詳細設計が大きいことがわかる。

fig37.メカ作業内訳

fig37はメカ全体における各作業の時間及び割合を示したものである。
メカとしての仕事で大半を占めているメカ製造・試験及びメカ詳細設計についてだが、作業時間を比べるとメカ製造・試験に関する時間の方が2倍以上とかなり大きな割合となっている。
これは、個別に設計、製造した部品を統合する際にうまくいかなかったために、何度かやり直したり設計段階へ戻った後に再度組み直す、といった作業が増えたからである。
また、いくつかの部品についてはソフトの機能試験に合わせて分解することがあったため、これも製造・試験の割合が大きくなった原因だと考えられる。

6.総括

全体に関して

設計段階で1週間ほどの遅れが生じ、システム統合試験段階まで影響を及ぼしてしまった。
基本設計は池ノ谷がほぼ1人で行い、カメラユニットは増田が設計を行った。大橋はブースの装飾パーツの設計を行った。
3Dプリンタとミスミフレーム、レーザーカットを主に使用し、設計、加工経験の少ない班員でも完成させることができるようにした。半面、3Dプリンタパーツでは強度面に不安が見られる場所があり、再設計を行った場合があった。特に、サーボモータによって稼働するユニットについてはサーボモータとの固定方法に不安があり、再設計を行った。
機体の底面を標準機から変更するにあたってMDFを材料にしたが強度不足があり、機体の揺れが大きくなってしまった。
また、外装はPPシートにテープによって色付けし、マジックテープを用いて着脱ができるようにした。
遅れは生じたものの、ほかの班に比べて機体の完成時期は早かったと思う。しかし、先述のプリンタパーツの強度不足により、統合試験に影響を及ぼしてしまったことは大きな反省点である。
機体の機能、デザインとしては当初に想定した通りのものを完成させることができたので、良かったと思う
MIRS2101ドキュメント管理台帳へ