爪車

二輪倒立振子ロボット 8 Beauto Balancer Duo 購入しました

発売されたときから気になっていたのですが、ついにヴイストンのBeauto Balancer Duoを購入してしまいました。

DSCN1201.jpg

電池をセットし、説明書の手順通りにするだけで簡単に倒立しました。
なかなか安定しています。
電池はエネループでも大丈夫そうです。

二輪倒立振子ロボット 7 一応倒立しました

一応、ロボットが倒立しました。

といっても10秒間くらいです。初めは安定していますが、指で押したり、ちょっとした外乱ですぐに不安定になってしまいます。
角度と角速度の二つのセンサの値を制御に用いていますが、ノイズがひどく、手でロボットを垂直に支えていてもピクついてしまいます。そのため、振動が振動を呼ぶという感じになっています。

でもまあ一応倒立したのでこれでいいかなと・・・
安定して倒立するには至っていませんが、ある程度満足したので二輪倒立振子ロボットの製作はしばらく保留します。
そのうちPC上で倒立振子のシミュレーションでもしてみようかなと思っています。

二輪倒立振子ロボット 6 角度センサ

ロボットにポテンショメータを利用した角度センサを取り付けました。

通常のロボットならジャイロ(角速度)センサを積分して角度を求めますが、AD変換のノイズが酷く、ジャイロセンサから得られる値を用いると積分で求める角度の誤差が大きくなりそうなので、ポテンショメータで直接地面との角度を求めます。
おそらくAD変換のノイズは、電源に使用しているスイッチング電源のせいだと思います。

ポテンショメータはフタバのS3003サーボから取り出したものを使用しました。
ピンヘッダを取り付け、センサとして使いやすくしてみました。


地面と接する部分はプラ板で適当に作りました。
ロボットへの取り付けもテープで適当につけています。見た目は悪いですが、これでも立派な角度センサです。
DSCN0916.jpg

二輪倒立振子ロボット 5 マイコンの変更

制御用マイコンをH8 3694からSH 7125に戻すことにしました。
3694のタイマではステッピングモータの制御がうまくいかなかったからです。

ステッピングモータの制御には1Hz~数kHzのパルスが必要になるのですが、3694のタイマでは1Hz~数kHzのパルスを自由に出力できないです。プログラムを工夫すれば何とかなりそうですが、処理が重くなりそうなのと、ただ面倒なのでSH7125を使用することにします。
SH7125では1Hz~数kHzの範囲のパルスを直接的に出力することができます。

二輪倒立振子ロボット 4 制御ボードほぼ完成

倒立振子ロボットの制御ボードがほぼ完成しました。

一枚の基板に敢えてステッピングモータ駆動用の回路とマイコンの回路を分けて搭載しています。
回路を繋ぐためのジャンパワイヤでごちゃごちゃしていますが、ちゃんと動作の確認ができました。

心配していたh8 3694の2種類のタイマによるステッピングモータの駆動は大丈夫そうです。
2つのタイマから同じ周波数のパルスを出力して2つのモータの同期動作ができました。
回転がずれたりといったことはなさそうです。


写真では2枚の基盤が写っていますが、下の基板は回路のショートを防ぐためのカバーです。

後は機体に基板を取り付けるだけなのですが、電池を搭載するということ考慮し忘れていました。
というか充電池を持っていないです。
機体のスペースは開いているので搭載することは問題なさそうですが、どんな電池を積めばいいのやら。

二輪倒立振子ロボット 3 制御用のマイコン

制御用のマイコンはAKI-3694にすることにしました。

RS232回路搭載済みなど、AKI-7125よりも気軽に使えて回路の制作の手間が省けそうだからです。
ただ、7125に比べ、3694はタイマの機能がだいぶ劣ります。
3694では2つのステッピングモータを制御する場合、タイマVとタイマWの二種類を使うことになるのですが、タイマVとタイマWでは機能がだいぶ異なり、2つのモータをうまく制御出来るかちょっと不安です。
7125では同じ機能のタイマが複数個あるので、2つのモータを同じように扱えるので、制御が楽です。

3694で上手くいかなかったら7125を使用するということでこのまま進めていきたいと思います。

二輪倒立振子ロボットの組み立て

二輪倒立振子ロボットの機体を組み立てました。

材料はL型t1.2x10x10とt2.0x20のアルミのアングル材を使用しています。
PCBカッターで切断して、ボール盤で穴あけしました。
ネジはM2.6とM3を使用します。



組み立てるとこんな感じです。

DSCN0857.jpg

二輪倒立振子ロボットといえばセグウェイが有名です。
セグウェイは人が乗れるように、台車のような形になっていますが、重心位置を高くしたほうが制御しやすそうなので、このロボットは縦長にしました。
ZMP社のe-nuvo WHEELや、Vstone社のBeauto Balancerと同じような形です。

二輪倒立振子ロボットの製作開始

マイコンからのステッピングモータの制御ができるようになってきたので、二輪倒立振子ロボットの製作を開始しました。

VstoneのBeauto Balancerのようなものを目指しています。
失敗したら普通の車輪移動型のロボットにする予定です。



ホイールにはエフテック社のロボット用アルミホイールφ48 M30314-1 を使用。
ゴムリングを取り付けると直径51mmになります。幅は5mmです。
ツクモロボット王国で購入しました。

ステッピングモータ(KH39FM2-801)にはぴったりのサイズです。

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Author:tsumehashi
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