爪車

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。

ヒト型ロボット製作 15 SC-4000B1

最近、イトーレイネツのKRS4000シリーズ用ブラケットSC-4000 B1を購入したのですが、以前購入したものとアルミの厚さが異なっていました。
最近購入したものはt1.5で、以前購入したものはt2.0です。
どちらも型番が同じだったので、いつの間にか変更になっていたようです。
t2.0のものは一年から半年くらい前に購入しましたが、どこで購入したかは覚えていません。

左がt2.0、右がt1.5です。
SC-4000B1

t1.5のほうがサーボに取り付けやすいです。t2.0のものは硬く、少し力を入れないと取り付けられなかったのですが、t1.5では若干楽になりました。

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。

ステッピングモータを回してみました

実験用の回路を制作し、マイコンから制御してステッピングモータを回してみました。
今回は回転の確認なので、とりあえず回しただけです。

駆動用のICはサンケンのSLA7062Mを使用しています。
こちらで購入しました。
アールティロボットショップ
http://www.rt-shop.jp/

購入した後で気が付いたのですが、SLA7062Mを改良したSLA7078MPRというものがあるみたいです。

実験用の回路は適当に作ったので、ぐちゃぐちゃです。
ステッピングモータ(KH39FM2-801)の定格電圧が6.30Vなので、この回路では電源をLogic電源5V、駆動用ICの主電源10V、モーター電源6.3V、と三つに分けています。

DSCN0843.jpg

ステッピングモータの制御パルスは、SH7125でMTU2のトグル出力を使って発生させています。
適当な周波数のパルスを発生させたら回りました。

ヒト型ロボット製作 14

脚の付け根のヨー軸を安定させるために、アームを面で受けるサポーターを作りました。

材料はホームセンターで購入したGPETと言う物です。
本当はテフロンシートなどを使ってみたかったのですが、無かったのでこれにしました。
アクリルなどに比べ、面の滑りがよさそうで、耐摩耗性もよさそうです。

GPETt1.5

PET樹脂なので曲げに対し粘りがあり、加工はプラバンの用にカッターで傷をつけ、折って切断、とはいかず、PCBカッターで切断しました。曲線部は糸鋸で加工しました。

DSCN0880.jpg

DSCN0834.jpg

設計ミスでハミ出してしまいましたが、フレームとアームの間に挟むとこんな感じです。
軸のブレがだいぶ改善されましたが、若干の隙間があり、まだ軸がブレてしまいます。
面の滑りは良好で、使用しても問題はなさそうです。

ヒト型ロボット製作 13

ロボットの動作の安定化のために、ソールをバスタブソールS-02に交換し、足裏を大きくしました。
バスタブソールS-02はKHR-3HV標準装備のソールです。
S-01よりもかなり大きくなっています。
ただ、C面が大きく、見た目のサイズは大きいのですが、実際の接地する部分の面積はさほど増えていないようです。

バスタブソール
左S-02、右S-01

KRS-4024の修理もしました。
出力軸が折れてしまったので、交換しました。
KRS-4024の出力軸の支持は、樹脂の滑り軸受けになっています。
このため、しっかり軸を支えられないので、負荷を受けると軸がブレてしまいがちです。
現在、脚の付け根のヨー軸に使用しているのですが、脚のガタの大きな原因となっています。

KRS4024

ステッピングモータ購入

ステッピングモータを購入しました。

日本電産サーボのKH39FM2-801です。

KH39FM2

しばらくこのモータで遊んでみます。

ヒト型ロボット製作 その12

センサのノイズを減らすべく奮闘中です。

オシロスコープが無いので、ノイズの原因がわからないです。

サーボに電源を入れない状態でもノイズが乗っています。
ジャイロセンサ(KRG-3)以外のセンサを取り付けてみたところ、こちらにも同じようなノイズが乗っていました。
グランドを太くしてみたりしましたが、あまり効果は認められなかったです。

ほかにどうしようもなかったので、ソフトウェアのほうでどうにかすることにしました。
複数回、値を取り込んで、それを平均して用いています。
移動平均で求めると効率が良いみたいです。

参考にしたサイト
http://www.heg.co.jp/know/dsp/dsp1-3.htm

試してみたところ、センサの値がそこそこ安定しました。
サーボにフィードバックさせてみたところ、多少ピクつくものの、動作には差し支えなさそうです。
ただ、ゲインを上げるとピクつきが大きくなり、動作に支障が出てきます。
うまく調節する必要があるみたいです。




ヒト型ロボット製作 その11

ロボットの姿勢の安定化のために、ロール軸とピッチ軸にジャイロセンサーを取り付けてみました。
取り付けたのは、KONDOのKRG-3です。

このセンサは出力がアナログ電圧なのですが、マイコンで取り込んでみるとかなりのノイズが乗っていました。
オシロスコープを持っていないのでよくはわからないのですが、静止時でも取り込んだ値が揺らいでいます。
そのため、サーボにフィードバックすると、勝手にピクつき始めてしまいます。
サーボのピクつきをセンサが拾ってしまい、さらに振動するという感じです。

それでも、センサのフィードバックの効果は一応確認できました。
センサの値を安定させられればどうにかなりそうです。

ヒト型ロボット製作 その10

ロボットに胴体を取り付けてみました。
取り付けたのは、タカチ電機工業のMB-5というアルミケースです。
サイズは75x120x175mmで、底に穴を開けてネジ止めしています。


光るマウス

先日、秋葉原で500円くらいのマウスを購入しました。
間に合わせのマウスだったので、安ければ何でもよかったのですが、家に帰って使用してみると、
マウスが光ったので、驚いてしまいました。すごい眩しいです。

やはり、安物なので、使用感はいまいちです。
スクロールホイールを回すとき、引っかかるような感じがして、滑らかに回転しませんでした。
眩しいので、手元が気になって作業に集中できないです。

光るマウス2

暗闇で光らせてみました。
幻想的です。

光るマウス1

ヒト型ロボット製作 その9

壊れてしまった制御ボードを作り直しました。
部品の配置を少し変えただけで、あとはほとんど以前ののボードと同じです。

前回のボードがなぜ壊れたのかは不明ですが、原因の特定ができなかったので新しく作り直しました。

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Author:tsumehashi
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