A's LabⅡ

アスラボと読みます。マイクロマウスやロボトレースの大会に向けて、機体の構造設計・回路設計・基板設計・プログラミングを中心に行っています。趣味のパワーエレクトロニクス系では、テスラコイルやコイルガンなどを製作・評価・改善を繰り返しています。興味を持って頂ければ幸いです。アドバイスや質問、感想などございましたらコメント欄にお願いします。 また、私のブログは背景が暗めの設定を想定しているため、白背景では文字が読みづらい点があります。

大会

AStrace_α(2作目トレーサー)

お久しぶりです。更新が空いてしまいました。先月は全日本マイクロマウス大会があり、大学の講義が終わり次第サークルで活動って日々を送っていてブログの更新どころではありませんでした。大会もひと段落したので、今作の機体について覚え書き程度にまとめておきます。
 
全日本マイクロマウス大会2015のロボトレース競技に参加した機体です。
AStrace_α
●ロボット名:AStrace_α
●マシンスペック:
マイコン;RX631
センサ;φ3赤外線LED
φ3フォトトランジスタ
L3GD20(ジャイロ)
CNZ1023(エンコーダ)
モーター;φ7,20mmクアッドコプター用*4
重量:75g(バッテリー含む)
サイズ:110*150*35

この機体は特に個性を出すとかではなく、基本的な部品類の評価のために組んだ機体です。独自性もそれほどありません。強いて言えば、機体が無理なく旋回できるように慣性モーメントがなるべく小さくなるように部品の配置や基板の肉抜きを施したくらいです。それに伴い耐久性は低くなってしまいましたが、基板の耐久性の評価も出来たのでよかったです。

大会の試走コースで走らせた動画を撮影したので貼っておきます。

これ以上遅くできないってほど最低パラメータです。もっと高速にも挑戦できる機体ではあるのですが、下手をするとラインセンサーが折れるので、この機体では完走できればいいと割り切ってこのパラメータのみにしました。
 
先に走ってる映像を張りましたが、これから製作中の画像をお見せします。
jpg large
こちらが発注して届いた基板です。100*100のサイズで発注すべく、横に出すウィング(SG、コーナーマーカーのセンサー)部分を肉抜きしたところにつけています。後ほど切り離してはんだで固定します。

jpg large
こちらは研磨及び洗浄の様子です。割とやられてない方が多いと思いますが、この工程をすると、ガザガザの部分がツルツルになります。やることは耐水且つ金属用の紙やすりで気になる部分を削って洗い流すだけです。直線の部分はいいのですが、曲線状にCNCが入っているところはガラスエポキシの性質上、ガザガザになってしまうので気になります。こんなに基板は必要ないのですが、色々な人にあげたので、12枚送られてきたうち結局手元には5枚になりました。更にそのうちCNCの加工が少し失敗してるっぽいものを除くと3枚です。まあ1枚しか使わないので。
jpg large
まずはマイコンと電源確認用のLED等、必要最小限の部品をつけて動作確認です。電源を入れるところはショートしないということを確認して自作の2Sリポを繋ぎました。最初勘違いで書き込みができず戸惑ってましたが、無事できたので一安心です。部分的に動作確認を細かくやることによって、どこに問題があるのか特定しやすく、無駄な時間を使わなくて済みます。蛇足ですが、電源確認用の真ん中のLEDは青から白に変更しました。

jpg large
それから今回のトレーサーで特筆すべき点は裏面です。基板の肉抜きを派手にやりたかったので、AD変換の配線をUEWを使っています。はんだ付け後、エポキシで固めて断線しないようにしてあります。コツがつかめれば案外綺麗にできます。テスラコイルのコイルを巻く要領で綺麗にします。爪でゴシゴシ伸ばしていく感じです。(伝われ~)

10644622_633460970128098_2026759533798281134_o
こちらがモーターマウントです。左上の2つの穴がモーターを圧入する部分で、真ん中の六角ナットが填りそうなところがタイヤを固定する部分です。右上の穴 はエンコーダー用のスリッド付き円盤を取り付けようと思ってたのですが、時間が足りず諦めました。これができてればもう少しまともな制御ができてたんです けどね。1番下の二つは固定用のネジを通す部分で、その他の穴は肉抜きです。適当に。3DCADで設計したデータをその他諸々のソフトを使いCNCを駆 動し、樹脂を切磋します。この手の工作は3Dプリンターより切磋のほうが高速で高精度でいい感じです。

モーターはX5Cという結構量産されてるクアッドコプターのモーターを使用したので、1つ辺り200円もしていません。コアレスのブラシレスモーターが手頃に評価できるのはいいですね。使ってみた感想としては、入力できる電圧の限界が低いかなと感じました。3Vもかけるとモーターが変に唸り出して発熱もするので少し扱いにくい印象です。モーターを2つ直列にして掛けれる電圧を2倍にするという試みもしてみましたが、結局3Vかけるとタイヤのギヤが変に唸り出すので、制限を3Vにして使用していました。それなら1つでも良かったのかなと後から思っています。そもそもこのモーターはトルク重視というよりは回転数を重視した設計のようです。ロボトレースには扱いにくいかなと。こんなことを書いているのも、このモーターの参考資料がネットに出回っていないんです。なのでギヤ比とかも全て運試しになってしまいました。結果的にはもう少しギヤ比があったほうがよかった感じです。今回試したのは大体9T:54Tだったと思います。次はMAX5Vと書いてあるφ8.5のモーターを使ってみようと思います。まあそんな表記も気休めでしかないんですけどね。

次にラインセンサーについて。このLEDとフォトトランジスタはebayで買った格安品で、発光量がまちまちで扱いづらい品でした。これは回路面に問題がありそうな気もしますが、それにしてももう少し揃ってくれてても良いと思うくらいにバラバラでした。選定して使う必要がありそうです。今回は走行前にキャリブレーションをすることによって誤魔化して使っていました。次回は信用できるものを利用しようと思います。
斜め照射すると結局発光量がバラバラでも関係なくなってしまう感じではありますが。次回も斜め照射にするつもりですが、もっと合理的な斜め照射を企んでいます。

そして基板について。この基板はElecrowに発注しました。厚みは1mmで一番細い部分が5mmになっています。想像以上に強度はありましたが、少し撓みが気になるのでコンデンサのクラックが心配です。次はもう少し厚くして発注しようと思います。

そして最後に大会の結果について。マイクロマウス大会のロボトレース部門には121人の機体がエントリーをし、その中で66位でした。リタイアや棄権をした人もおられるので、完走できた機体の中ではかなり下の方です。ロボトレース競技にはまず予選があり、その中で成績が優秀な人は決勝に進出できます。今年は40人が選ばれました。来年は決勝に進出していい成績が出せる機体を作りたいです。
CUVjwXSUwAEGe3K

CUVj0AXVEAQ53Cg

今は次回作の案を練っている最中です。誰もやっていない方法で上位に入りたいという願望が強いんですよね。期待はしないでください。

今大会のロボトレース決勝の様子がネットに上がっているのでリンクを貼っておきます。予選コースとは比べ物にならないほど複雑で沢山の罠があります。

この動画はアニキさんの1位の機体です。

素晴らしい機体が多くてとても楽しい時間でした。次の大会は3月にあるので、それまでに新作を製作して調整まで終わらせないといけないので、今から頑張らないといけませんね。先輩たちと違って理想的なライントレースプログラムや加減速のプログラムの構築ができていないので、それだけ早めに取り掛からないといけません。

草の根大会2015に(一応)参加しました。

試験が終わった(二重の意味)ので7月19日に行われた草の根大会について書こうと思います。

テストもそうですが、今回の大会は本当にやらかしました。今までは大体徹夜する勢いでやればなんとかるものだったのですが、今回はなんとかならない事案が発生してしまいまして・・・
ロボトレースの大会で優勝を何度もしている人達の中で、私はライントレースのコートに機体を置きに行っただけです。はい。 金沢まで行ってプログラムの間に合わなかったハードを置きに行きました。

CKNBhWUUwAAYyhP
ロボトレースのルールとして、持ち時間3分の間で3走まで走らせることができるので、私はその3分間を語る時間に使おうということになりました。そもそもモーターのパラメータを全て抜いた機体を堂々とエントリーして堂々と置きに来る人は私だけでしたね。勿論この大会に間に合わなかった人は友人にも何人かいるのですが、自分の出番30分前までハンダごてを握って完成させる人もいて、ここで差が出るんだなぁと痛切に感じていました。当の私は前日の夜まではデバッグを頑張っていたものの、モータにエンコーダをつけるという一番大切なことをしていなかったせいで、Kp,Ki,Kdの調整以前の問題だということに草の根に向かう電車の中で気づきました。
CKOtc9mUkAA72Sj
傍から見たら変な光景だったでしょうね。通報はされませんでした。モータのギア比を上げればPWMのduty比に大体比例してモータが回転してくれるのですが、私のギア比はトルクは低くても速度を出そうと低すぎるギア比に設定していました。なので適当にdutyで制御しようとしても動かないんです。Lineを読もうとするところまではいきましたが、結局は思いっきり動いてしまうのでマイコンが制御しきれずコースアウト。思いっきり動くということは基準値を下げてやれば・・・次は動かない。一応大会の会場でも粘ったのですが、ここは清く諦めてマイクを持とうという結論に至りました。何がいけないのか、ハードをどうやってプログラムをどうすればいいのかというのは大体考えがまとまっているので、次に出る大会では加減速付きの機体を走らせられたなと思います。でもこの機体は速さを追求するのではなく、次に制作する機体をどれだけのレベルまで持っていけるかというところに重点をおいているので、色々なデバイスを搭載して様々な制御を学ぶための機体にしました。

そして今回マイクロマウス競技の最上位レベルの走りを見させていただきました。この走りを見るためだけでも今回現場に来て良かったなというレベルでした。
草の根大会の動画はYouTubeにあげられていたのでそちらを見てみましょう。

早送りしてるんじゃないの?ってくらい早いんです。今回の大会はこれの実物が見れただけで価値のある時間でした。ロボトレースとマイクロマウスの大会は、1年に10箇所ほどで行われるようで、次に出場する大会には今回できなかった機体を改良して、適切な場所で加減速ができる機体にして出場したいと思います。そして全国大会ではプリント基板を使用した機体の製作を予定しています。それも先輩たちのを模倣では面白みに欠けますよね。機体が同じだとプログラムの勝負になってしまい、とても上位レベルまでのプログラムができる気がしません。色々と新しいアイディアをテスト期間中に考えていたので、取り敢えずはそれらのアイディアを試したいと思っています。(できる気がしないんですが)。この前の合宿で習った言葉で置き換えると巨人の肩の上に乗る矮人ですね。

【おまけ】
テスト期間でやったことといえば上記のロボトレースの大会に出場(笑)したことくらいなのですが、少し大きな買い物をしていたことを思い出しました”大きな”とは金銭的に大きいのではなく、重量的に大きなものです。

まずは直流安定化電源装置。
CJeWh7eUEAA5Nbe
これは今まで使ってたものです。使ってたといっても2回ほどしか使ってませんが。電流が最大40A流れるのに、カレントリミッターが付いてないんですよ。危なっかしくてとても扱えたもんじゃない。普段は写真の右に写りこんでる方の電源装置を使っています。これは父が高校生の時に自作したもので、数十年経った今でも私が使っています。こちらは1.6Aのカレントリミット固定なので弱電の工作には最適だったのですが、どうしてもこれら二つの中間のスペックはないものかと思ってしまいますよね。30V以上10Aほど出力できてリミッターを可変できるものが・・・
CJeRRx_UcAAUk1-
ヤフオクで探したらありました。確か2700円だったと思います。ちなみにMAX40Aの電源は千円台でした。まあ値段はどうでもいいのですが、この電源がとても優秀で驚きました。電圧つまみは多回転で微調整が容易にでき、電流調整つまみは一回転でととても扱いやすい。更にOVPの調節つまみを回せば37V~0Vまでの出力電圧の制限がかけられます。例えば、5V以上掛けてはいけない回路に低圧からゆっくり電圧を上げたいときってありますよね。そういう時はOVPを5Vに設定すれば、5V以上まで電圧の調整つまみを回すと電源スイッチ(ブレーカー)が勝手に落ちるようになっています。これで安全に試験できるわけですね。良くできた電源です。
CJeJPBVUcAEGsUm
一応カレントリミットが動作してるかも確認しました。完動品でした。

次の大きな買い物は電解コンデンサとパワーIGBTモジュールです。
CI00TdsVAAA9qub
真ん中に大きさ比較としてArduinoを置いてあります。IGBTは1.2kV300A定格のもので、電解コンデンサの方は400V2700uFだったかな。この電解コンデンサ1つ100円だったので衝動買いしたのですが、翌々考えてみたらこの静電容量でこの大きさだと使う機会がほとんどないような・・・って感じです。IGBTの方は大型テスラのバス電圧を616Vの設計で製作するときに使います。ここまでくるとそろそろ怖いですね。感電したら指が吹っ飛びそうです。感電するような設計にしなければ何の問題もない話です。(某電気柵のようなry)

ここからは買い物ではないのですが、少し驚いた電卓の進化を目撃したお話です。
CLnYLM1UYAEF4Vi

CLnYLxlVEAATpCf
右が工業高校で愛用していたもの。
左が大学で使うということで購入したもの。
なんとなんとドット表示じゃなくなってたんですよ。数字は明朝体で書かれ、英語だけでなく漢字まで表示できるようになっていました。四則演算や行列計算は勿論のこと、ちょうど確率・統計の講義で習っていた正規分布やポアソン分布などの計算も一発で出来てしまって、もうこれさえあれば手計算要らないなって感じです。

ここからはほんとどうでもいいようなおまけです。CLumwGgUsAA2q8R
初めてうちの近くのド〇キーホーテに昨日入ってみたのですが、中々イカしてるUSBがありまして。写真のように端子がむき出しのデザイン。あとは言いたいことを察してください。

CLunovRVEAEcjdm
 これもド〇キーホーテで見つけたものです。このクッションをパソコンにUSB接続すると、クッションを殴るとエンターが押されるというスグレモノ。プログラミング捗っちゃいますね。

それではまた1ヶ月後。進捗がよければ月2の更新にもなるかもです。
Twitter プロフィール
非公開コメント

管理人へ直接コメントされたい方はこちらからお願いします。

名前
メール
本文
ギャラリー
  • 2019年クラシックマウス 華金(HuaJin)について
  • 2019年クラシックマウス 華金(HuaJin)について
  • 2019年クラシックマウス 華金(HuaJin)について
  • 2019年クラシックマウス 華金(HuaJin)について
  • 2019年クラシックマウス 華金(HuaJin)について
  • 2019年クラシックマウス 華金(HuaJin)について
  • 2019年クラシックマウス 華金(HuaJin)について
  • 2019年クラシックマウス 華金(HuaJin)について
  • 2019年クラシックマウス 華金(HuaJin)について
  • 2019年クラシックマウス 華金(HuaJin)について
  • 2019年クラシックマウス 華金(HuaJin)について
  • 2019年クラシックマウス 華金(HuaJin)について
最新コメント
訪問者数カウンター
  • 今日:
  • 昨日:
  • 累計:

アクセスカウンター
  • 今日:
  • 昨日:
  • 累計:

QRコード
QRコード
  • ライブドアブログ