はじめに

本ドキュメントは、MIRS2102のメカニクス完了報告書である。

製作物

完成した機体の外観図を図1、図2、図3、内部構造を図4に示す。
寸法:580mm*470mm*375mm
重量:8.8kg

図1 全体外観図1

図2 全体外観図2

図3 全体外観図3

図4 内部構造

製作物の評価

本体構造部、制御部、播種・除草機構、前輪・後輪部についてそれぞれの評価を以下に示す。

本体構造部(外装)

屋外での運用を目標にしていたため、風やそれによる砂塵などの影響を受けないよう、アルミ角材を組み合わせるのではなく、既存のコンテナボックスを用いた機体を製作した。
製作方法は、コンテナボックスに穴を開けたりカッターナイフで不要な部分を切り落としたりするといった方法をとった。
しかし、機体製作が押していたためか、削り取った際のやすり掛けを時間をかけて行えず、安全性には欠けている部分があった。また、後輪を取り付ける際、後輪の可動域を広げるために 設計書よりも大きな穴を開けることになり、その結果、走行させた際に若干の砂と土が入ってしまったのは反省点である。

制御部

制御系の基板用の部分は標準機の中段シャーシを分割して製作し、駆動系の基板用の部分はアクリル材を用いて製作した。
まず、制御系基板の制御部の写真を以下に示す。

図5 制御部全体図

図6 制御部上面図

この部分は、既存の基盤配置のまま分割を行ったため、位置関係が複雑になった。その結果、配線を行うのに長時間を要するようになってしまい、メンテナンス性が落ちてしまった。
また、制御用バッテリーのスペースおよびバッテリーホルダの製作が間に合わなかったため、養生テープにて壁に固定する方法をとった。
写真を以下に示す。

図7 制御バッテリー

次に、駆動系基板の制御部の写真を以下に示す。

図8 駆動部

標準機のバッテリーホルダの形から、バッテリーを壁に固定できるような形に変更した。

図9バッテリーホルダ

播種・除草機構

製作した播種・除草機構の写真を以下に示す。

図10播種機構

図11除草機構

除草機構において、漏斗固定用の部品を製作した。写真を以下に示す。

図12除草機構変更部

以上の製作を踏まえ、播種・除草機構の動作試験を行った。内容は以下の通りである。

評価基準
〇:問題なく行えた
△:一部問題あり
×:動作せず

結果の表から分かるように、この機構では内部での種、除草剤のつまりがあった。そのため、播種機構においては等間隔に種をまくことができず、除草機構においては機能しない部分もあった。
この機能はFUTABAにおいて肝となる機能だったため、もう少し時間を作り、機構の改善に当てたいところであった。
ただ、まき方がそれぞれ変わるように排出口を加工し、それを実現できた所は評価できるところだと言える。

前輪・後輪

屋外での運用を考え、前輪・後輪共に、ノーパンクタイヤを用いて製作した。前輪は進行方向に対して平行で固定、旋回は左右の前輪の速度を変化させることで行った。
後輪はステアリングにし、前輪に対して従属して動くように設計した。
前輪と後輪の写真を以下に示す。また、後輪の固定軸が傾いてしまうのを防ぐため、固定パーツを製作し、取り付けた。

図13ステアリング変更部1

加えて、ステアリング機構において、後輪が曲がった後に元の位置に戻らないという問題が発生したため、輪ゴムで対応した。写真を以下に示す

図14ステアリング変更部2

以上の製作を踏まえ、走行試験を行った。結果は以下の表に示す。

評価基準
〇:問題なく行えた
△:一部問題あり
×:動作せず

この足回りも屋外を走行するFUTABAにおいて重要な機能であった。ステアリング機構を用いたものであったが、表を見て分かるように、屋外で旋回を行った際は全く機構として成り立たなかった。
屋内においても、廊下という比較的なめらかな面であったため、ステアリングが機能していたというよりは滑りながら旋回するといった動作を行っていた。
ステアリングを前輪にし、それをモータで方向転換させるような方式にすれば、円滑な旋回ができたのではないかと考える。

工数分析

ガントチャート

基本設計で示したガントチャートと実際の工程のガントチャートを以下に示す。

図15.基本設計時点でのガントチャート

図16.実際の作業工程のガントチャート

この２つを比較して分かる通り、詳細設計の工程で大幅に時間がかかり、それによってその後の工程にも影響が出ている事が分かる。結果として、発表会直前まで製作を続ける形になってしまった。 また、外装や前輪キャスターといった基本設計からの大幅な変更があったのも、全体的に製作が遅れた原因であると考えられる。

作業割合

メカニクス全体の作業割合を図に示す

図17 メカの作業時間割合(605時間)

図18 蔭山作業時間割合(395時間)

図19 小林作業時間割合(210時間)

この個人のグラフを比較すると、蔭山、小林、共にメカ詳細設計の割合が最も多くなっている事が分かる。蔭山は播種・除草機構の設計、小林は外装・車輪の設計で主に時間がかかっていると思われる。
二番目に割合の多い工程を見てみると、蔭山は発表会準備とメカ製造・試験がほぼ同じ割合で二番目に多くなっている。これは、先ほどの播種・除草機構の製作の時間と、発表会のスライド作成の時間が多くなっていることが理由だと考えられる。
小林はメカ製造・試験の割合が二番目に多くなっている。蔭山が発表会準備をしている期間は、小林が製作を主に行っていたため、この割合が多くなったと考えられる。

総括

メカニクス全体

一言で言えば「行き当たりばったり」であった。当初の設計では機体はアルミフレームを組み立てて製作する予定であり、機構開発もそれに合わせて進めていた。しかし、肝心の播種・除草機構が出来上がった所で、機体の設計を大幅に変更し、コンテナボックスを用いた機体に変更することとなった。これにより、そのコンテナボックスの容積に合わせた内部の設計をする必要が生まれた。加えて、機構を搭載した際に不備がでることが多々あり、追加の部品を製作することを余儀なくされた点もあった。コンテナボックスへの加工というのは良い着眼点だと思ったが、その分精度は悪くなるということを知った。また、コンテナへの加工はやり直しがきかないという点から、作業を慎重に行うようになった。そのため、スケジュールに遅れがでてしまい、完成したのは発表会前日であった。 ただ、メカニクス同士の役割分担はしっかりとできていた。個人で別々の作業をする場合はそれぞれに集中し、休日にクリエイティブラボに集合して一緒に作業をするといったことも度々あった。この「連携」という部分では問題なくできていたといえる。足りなかったのは、「積極的な活動」といった部分だろう。せっかく連携がとれていれも、動きが遅くては意味がない。現に他の班のメカニクスに比べて雰囲気が緩やかだったとも感じる。遅れに対して危機感を持たなければいけなかった。

蔭山

小林

メカニクスとして、主にCADを活用し、チームに貢献したと思う。初回のミーティングからCADを利用したモデルを製作し、チームメンバーにMIRSのイメージをつかみやすくさせるために活動を行っていた。そのおかげでミーティングも活発になったため、ひとつ自分の自信に繋がったと感じる。設計に関しても、プラン変更で苦労する所はあったが、臨機応変に対応し、MIRSを形にできたことはよくできた点である。
製作は足回りと制御部を主に担当した。足回りは独自の機構を開発し、制御部は標準機のものを改造してコンテナに収まりきるようにした。この二つもかなり手ごたえを感じている。 ただ、やはり良くなかったと思うのが、スケジュールの大幅な遅れである。この開発報告書に何度も書いてある通り、これはメカニクスとして最も改善すべき点であった。個人としても、意欲的に取り組むべきであったと感じる。