読者です 読者をやめる 読者になる 読者になる

美少女ロボット計画2005 〈第14章 製造工程について〉

美少女ロボット計画

1:ロボット化する美少女キャラクタ-を選考・決定する。

2:著作者(デザイナー)の許諾を得る。
その後、デザインの修正案やプロフィール(データ)の補足、仕上げ方などについて話し合う。

3:体の模型の寸法・形状データを3D-CADで作成する。

4:模型の製造

模型成型用工作機械は2種類あります。
従来からあるエンドミルによる切削機と紫外線レーザーを照射して層内の液体樹脂を硬化させて成型する光造形機です。
切削加工の場合は表を切削した後にチャッキングし直して裏を切削しなければならない。この方法では必ずバリが生じてしまいます。しかし、それを克服したのが光造形機です。
光造形機は加工時間も比較的早く、そのような手間のかかる作業をしなくて済みます。レーザーの当った部分だけを固めて、層内で積層させることで成型するので中子を必要とせず、バリも発生しません。
層の大きさは縦180㎝、横80㎝、高さ40㎝です。

5:型の製作

型も模型工作機の層と同じ大きさで、上と下が二つに外せるようになっていて、先程作った模型を型に挟み込みます。これは鋳造での鋳型を作る要領で作ります。

6:骨格(フレーム)の設計・製作

この部品は作る美少女ロボットの身長によって寸法が異なります。胴体では背骨と肋骨の継ぎ目部分などは溶接します。特に胴体や頭部の骨格(フレーム)には内部の装置を固定するためのねじ穴が多数あります。その他の部位には油圧ピストンや軸を取り付けるジョイントがあります。

7:油圧シリンダー・ユニット、一部の補助モーターの取り付け

人間でいえば骨と筋肉が連動するようにこのロボットは腕や脚の骨格と往復運動する油圧シリンダーが密接につながっています。アクチュエータであるシリンダーとピストン、伸縮するロッド(駆動軸)はそれぞれの可動部分に取り付けます。作動油タンクとポンプ、飛び降りて着地する時の衝撃を吸収したり瞬発的な圧力が必要な場合に油を補助装置として供給したり、ポンプの脈動を平滑化するアキュムレータ。圧力制御弁(リリーフ弁)、方向制御弁、特に指などを動かすときの細かい速度調整に流量制御弁があります。これらの装置は全て胴体に搭載されます。

8:発電装置・バッテリー・VRMの取り付け

発電装置は燃料電池なので口から胃にあたるタンクから通じる管路を介して燃料(メタノール)を供給するようになっています。また、発電によって出た水は冷却水循環回路(管路)に送水されます。バッテリーは最高でも一度に燃料タンクが蓄えられる燃料の容量で発電装置が発電した電気を蓄電できる容量にする予定です。それがやむを得ずできない場合は発電装置が美少女ロボットを動かすのに必要な分とバッテリーの容量分だけの電気を発電し、必要無い時は燃料の供給を止めて発電を停止します。これで無駄な電気を節約します。電源は交流ではなく『直流』だけを用いるのでVRM は小型でトランスが無くて済むので軽量です。電圧はあまり高くありませんが、トランジスタだけは発熱しますので冷却には配慮しなければなりません。

9:ポンプ・タンクの搭載

ポンプは大きく分けて燃料ポンプと冷却水ポンプの二つがあります。飲み物が飲める機能を持っている機種にはそれを専用タンクに送る為のポンプもあります。その他に少量で決められた量の液体を出す部分はタンクがシリンダーでポンプがピストンになった部品が搭載されています。水などのポンプは遠心式ポンプです。動力用油圧ポンプは何れも容積式ポンプです。ラジアルピストンポンプなどが最も力がありますが、種類がいくつかあるので試験機を動かす実験をしてから選定する予定です。タンクは胃に相当するタンクに燃料タンク、飲料を蓄えるタンク、発電装置から発生した水を一時的に溜める冷却水リザーブタンク、洗浄水を一時的に蓄えるタンク、余分な水や使用済み洗浄水及び熱水の緊急排水の場合に水を一時的に溜めておくタンクが主なタンクです。少量で決められた量の液体を出すタンクは涙や口の中が湿るようにするため唾液に相当する水を溜めるタンクなどです。

10:ラジエーター・冷却装置の取り付け

ラジエーターは胸部の肺に相当するケーシング内にあります。もしスペースに余裕があれば冷媒による冷蔵庫と同じ仕組みの冷却装置が搭載できるかもしれません。CPU等の熱源冷却ヘッドについては後述します。

11:カメラ、マイクロフォン、スピーカーの搭載

先にマイクロフォンは耳の位置に、スピーカーは咽喉の近くに付けます。スピーカーは直接濡れないようにします。次にカメラを両方固定した後、瞳のレンズを着色・加工する作業があります。

12:瞳のレンズを着色・加工

レンズは二重で、外側のレンズは無色です。着色されているのは内側で、中心部分は無色透明になるように造られています。また、白く光る部分(ハイライト)は光源の向きによって位置が異なる為、光が当たらない時は無色の感光反射シールをその形状に切って貼り付けます。これらを重ね合わせたら両方のカメラの前に填めます。

13:CPU・メモリーユニット・インターフェースコントローラーチップの搭載

これらは数段重なった(スペーサーで間隔を空けている)基板上で全て頭部に実装されています。(ジャイロスコープ等も内蔵)電源ケーブルと信号ケーブルをケーシング筐体外部に続くコネクタに配線し、熱源冷却ヘッドを取り付けた後、蓋(頭蓋骨に相当)をボルトで締結します。

14:各計器(メーター)の取り付け

まず管路に取り付ける作動油圧力計、流量計、水圧計を優先に取り付けます。電圧計・電流計は電気回路上に内蔵されています。

15:配管

動力用作動油回路のポンプとタンクなどからアキュムレータや制御弁を通じて各アクチュエータへの配管、口からラジエーターのケーシングと胃タンクまでの配管、そこから燃料タンク・飲料タンク・洗浄排水タンク・及びポンプまでの配管、燃料タンクから発電機までの配管、発電機から冷却水ポンプ及びリザーブタンクまでの配管、ここから熱源冷却ヘッドを介し、ビニールかアクリルチューブの全身に張り巡らされた放熱管への配管、ラジエーターへの配管、そして洗浄水タンク・排水タンクまでの配管をします。

16:電気系統の配線

電源ケーブルは電源装置(発電装置とバッテリー)を中心に、信号ケーブルはCPUやインターフェースコントローラーチップが搭載された頭部の筐体外部にあるコネクタを中心に配線されています。CPUやインターフェースコントローラーチップが実装された基板が搭載された筐体外部には電源コネクタと信号コネクタの二つがあります。電源コネクタは発電装置とバッテリーからVRMを介して接続します。また、電源はポンプやバルブの各モーターとセンサーの電源にも接続します。信号コネクタはポンプやバルブの他、作動油圧力計・電圧計・電流計・流量計・水圧計などの計器、カメラやスピーカー、全てのセンサー(加速度センサー・ジャイロスコープ・マイクロフォン・嗅覚センサー・赤外線センサー・サーミスタ及びサーマルダイオード光ファイバーと感圧電導センサー・タンクの水位感知センサー)に接続します。

17:第一検査

これまでに取り付けた装置や部品が正常に動作するかを検査する。異常が無いことを確認したらバッテリーに充電し、作動油、燃料、冷却水を充填してから次の工程に進みます。

18:ワイヤー吊り用のねじ穴あけ

シリコンを流し込む為の型の内部でロボットの機体をきれいな位置で水平を保ったままシリコンを固める為にはワイヤーで吊る必要があります。この工法を採用した理由は、バリを少なくし、継ぎ目だらけにならないようにする為です。もしも傾いたりすると欠陥が生じるので注意します。ワイヤーの先端はねじになっており、ねじ穴の径はM3です。(単位 ㎜)

19:ビニール膜によるラッピング

機体骨格むき出しのままではシリコン等を流し込むことはできません。そこで、厚さ約2㎜のビニール膜をラッピングします。内側には潤滑油を塗油します。駆動軸や回転部以外の部分は機体の表面に密着させます。

20:ウレタンスポンジ・ゲル層の実装

場所によってウレタンスポンジやゲル層を使い分けます。光ファイバーや放熱管をシリコン層に出す為の穴を確保しておきます。例外として、髪が植毛される頭部にはプラスチック層があります。植毛時に簡単に抜け落ちないようにする為です。

21:放熱管張り

張る前にシリコングリスを表面に塗布します。そして放熱管を網状に張っていきます。その後は実物大の型より小さい型の中にロボットをワイヤーで吊るし、少し固めのシリコンを型に流し込み、埋めます。型入れの時は、目や口等の穴が塞がらないように中子を入れたりテープやフィルムでマスキングします。

22:光ファイバーと感圧電導センサー・サーマルダイオード(サーミスタ)張り

これらは布状・網状に均等に編み上げられています。穴から出した端子に光ファイバー・センサー布の端子を繋ぎます。

23:着色シリコンの型入れ

所定の濃度の肌色塗料をシリコンに練りこみます。ロボットを実物大の型(本型)の中に入れて再度ワイヤーで吊るし、肌の表面となるシリコンを流し込みます。色が違う部分(ピンク色)は予め型の底面に適量のピンク色シリコンを塗布してからすぐに肌色シリコンを流し込みます。

24:乾燥

ワイヤーの穴を埋めてからしばらくの間、乾燥させます。その後、バリを取ります。

25:塗装

眉毛・睫毛を塗装によって描きます。他に目元をほんのり赤く染めたり、入れ墨のあるキャラクターはその部分を塗装したりします。睫毛は場合によって植毛やシリコンゴムでも作れます。

26:髪の毛を植毛

キャラクターごとにそれぞれ違う色の塗料を人工毛(かつら鬘や人形に用いられる)の原料に練りこみます。こうして作られた髪の毛をリカちゃん人形のように植毛していきます。ショートヘアーは短く、ロングヘアーは長めに植毛します。

27:調髪・散髪

ヘアスタイリスト(美容師)がその美少女ロボットのデザイン通りに髪の毛を切り、時にはアホ毛やばね状のカールから独特な髪型までも調髪・散髪して、仕上げに髪の毛を結ったりリボンをつけたりします。

28:OSのインストール・設定

ロボットを動かす為のOSをインストールした後、声ディスクもインストールし、性格やモードの設定から時間設定もします。

29:起動させる(第二検査)

試運転をして、正常に動作するか確認します。

30:服を着せる

デザインにある通りの服や下着などを着せる。その他、豊富なオプションで楽しめます。

31:完成・出荷

これで一人の美少女キャラクターがロボット化され、美少女ロボットが生まれました。