カレンダー(月別)
07 ≪│2017/08│≫ 09
- - 1 2 3 4 5
6 7 8 9 10 11 12
13 14 15 16 17 18 19
20 21 22 23 24 25 26
27 28 29 30 31 - -
プロフィール

Suma

Author:Suma
東北の田舎でロボット開発に励んでいます。
現在のメインはマイクロマウス。目指すは東北地区大会優勝!!

ご注意
・当ブログはリンクフリーです ・当ブログの掲載情報を元に行った行為によって何らかの損害が生じたとしても管理人は一切責任を負いません。予めご了承ください。
上記の広告は1ヶ月以上更新のないブログに表示されています。
新しい記事を書く事で広告が消せます。

--/--/--(--) --:-- |
PSDの取り付け部分
irc2013PSD取り付け角度

PSDはGP2Y0A21YKを使用
測定可能距離は約100~800mm

PSDの電源は5VでマイコンのAD入力は最大3.3V
出力特性を見るとちょうど3.3Vは超えないようだったので特に対策はせずに使用
万が一3.3Vを超えた場合を考慮してマイコン端子の保護は必要かもしれない

ボールの探し方は、ロボットを右旋回させてPSDの測定値が一定以上だったらボールありと判定している
PSDを右方向に傾けて取り付け、ボール発見後一定速度で停止させることでロボットの正面にボールが来るようにしている
が、右旋回の速度(100mm/s)がPSDの値更新タイミングに比べて早すぎたようでボールの真正面で停止する確率は7割ほどであった
決勝で特にボールを取れない場合が多かった

距離をアナログ値で読めるセンサにもかかわらず、ボールあり/なしのデジタル的な使い方をしていたのも反省点
ボールを見つけた後、ファンを回転させて100mm前進させて取りに行っているが、この時の前進距離もPSDの値から可変させるべきであった

ある程度ボールが正面になくても吸い付けてくれるのは吸い込みタイプの大きな利点である
対象物に缶があるテクニカルコースではそうはいかないが
空き缶ごと吸い取れる強力な吸い取り機構にすればいけるかも

サーボ取り付け部分
irc2013サーボ取り付け部

ボール取るためのファンユニットを上下させるためにサーボモーターを使用
 サーボ:メタルケース薄型ウイングサーボ KST製 DS135MG
 トルク:4.3kg.cm@4.8V、5.2kg.cm@6.0V
 スピード:0.15sec/60°@4.8V、0.12sec/60°@6.0V
 重量:23g
 サイズ:30×10×30mm
irc2013サーボ本体irc2013サーボ本体横から

内部は金属ギア、メタルサーボホーンも1つ付属する
この薄さとウイングタイプと称する取り付け部分が通常のサーボとは違っている

このサーボを6Vで駆動
消費電流は測定していないが、6V1Aの3端子レギュレータ1個で2個のサーボを問題なく駆動できていることから1個あたりは0.5A以下と予想(ソフトウェアでなるべく同時に動かさないようにしているが)

ボールを捨てる際は角度を1発で指定してアームを素早く動作させている
それ以外の場合は、アームを動かした反動が大きいため速度を遅くして動作させている

具体的には1msごとにサーボに指示するパルスのDuty比を徐々に目標値に近づける、という処理をしている
ただ、サーボに指示するパルスの周期は約20msのため20ms以下で指示値を変化させても歯抜けになる
歯抜けとなるがサーボの移動速度を遅くするという目的は達成できているため良しとしている

特にサーボの動作を遅くする必要があるのは、ボールを吸い付けた後でアームを上げる場合である
サーボの移動速度を遅くしないと、せっかく取ったボールを遠心力で落としてしまうためである

2013/06/23(日) 10:54 | コメント:0 | トラックバック:0 |
ボールを取りこむためのファン部分
irc2013ボールからの目線irc2013ファン

ボールの吸い取り機構部分は紙コップを使用
外周部分用と若干直径が小さいものと2種類を用意

外周に使用した紙コップのサイズは、底がφ51mm、飲み口が約70mm、高さは約80mm
下部に横穴をあけてカラーセンサを取り付ける

ファンに使用した紙コップのサイズは、底がφ46mm
切れ込みを入れてファンの羽根を作り、瞬間接着剤で羽根を保持
そしてファンの中央部分に穴をあけてミニ四駆用のピニオンギアを接着
その状態でモーターへ差し込んで固定する

ファンモーターの取り付け部分
irc2013ファン根本irc2013ファンモーター取り付け部分

ファンモーターはミニッツ用のXSPEEDミニッツモーターVを使用
ノイズ除去用のコンデンサと過電流防止のポリスイッチも最初から付いているのでお得
そして同じくミニッツ用のリアモーターユニットをそのまま利用
サーボホーンからミニ四駆用のカーボンバンパーを利用してカラーセンサ基盤、紙コップ、ファンモーターユニットをまとめて固定している

モーターの定格4.7Vに対して、バッテリー電圧が8~9Vなのでそのまま回すと定格オーバー
そのためDutyを40%に制限して駆動させている
周波数は約370Hz


カラーセンサはS9706と白色LEDで構成
メイン基板から10Pのリボンケーブルで中継基板へ接続
そしてピンヘッダでカラーセンサ本体の基板を接続
irc2013カラーセンサ取り付け部

白色LEDの光を対象物にあてて、帰ってきた光のRGB値を測定する
カラーセンサは高感度モードを使用し、光量積算時間は500ms
カップでボールを保持した状態で測定を行う
ボールとカラーセンサまでの距離は約20mm程

色判定はセンサから得られたRGBの各値によって以下のように判定している
 1.R>2000かつG>2000かつB>2000の場合はボール無し
 2.B>1000かつR<500の場合は青ボール
 3.R>BかつB>Gの場合は赤ボール
 4.G>1000かつB<1000かつG>Bの場合は黄色ボール
 5.上記以外は不明(ボール無しと扱う)
実際に各ボールの値を測定して、ざっくりで上記判定としている
ボールとカラーセンサまでの距離を一定にすることと外乱光が入らない状況で測定することが大切

また、色判定はボールを取ることができたかどうかも兼ねている
しかし判定に時間がかかることやボールの汚れ具合によっても判定を失敗することがあった
ボールのある/なしだけをデジタルで判断するセンサがあると信頼性が格段に上がる気がする


2013/06/22(土) 22:24 | コメント:0 | トラックバック:0 |
ロボットを裏面から
低頭ねじが大活躍
irc2013裏面irc2013ホイール

フレームは秋月電子のBタイプ基板とジュラコンスペーサで構成
モーターはM2のねじで固定しているが、強度が心配だったため最終的に接着

足回りは以下の通り
ステッピングモーター:ST-42BYG020
モータードライバ:SLA7073MRT
駆動方式:1-2相励磁
ホイール:幅7mmφ52のアルミホイール(エフテック製) ロボコン館で購入可能
タイヤ:スポンジタイヤ(東京防音株式会社の防音戸当たりテープ TP-25クロ 厚み2.5mm)
従輪:家具すべーる

上記の構成でタイヤ直径はφ52.2mmであった
1パルスで進む距離は約0.4mm

SLA7073の電流設定は0.67A/相
モーター電源はバッテリー電圧の8~9V
この構成で700mm/sくらいまでは脱調せずに回転しているが、安全を見込んで最高速度は500mm/sとしている
加速度は1000mm/s2

青いホイールφ44は当初使う予定だったものだが、直径が足りず不採用
モーターの軸が外側にはみ出ていたのでそこに放熱版として追加
マイクロマウス用パーツを扱っているRTさんで購入、さらに青アルマイト加工をしてもらったもの


ラインセンサは前4個と後ろ4個
メイン基板とは10Pのリボンケーブルで接続
irc2013ラインセンサ拡大irc2013サーボ根本

センサは発光素子と受光素子が一体となっているシャープ製のGP2S40
マイコンでAD変換した値を制御に使用する

前後で合計8個あるセンサはアナログマルチプレクサを経由してマイコンへ接続している
このマイコンはADCが8チャンネルしかない
ラインセンサ以外にもPSDや電源電圧監視等AD変換が必要な用途があるためマルチプレクサを外付けで使用した

このセンサを知能ロボコンの黒ラインをまたぐように15.24mm間隔(2.54mmピッチのユニバーサル基板の穴6個分)で設置
この配置は、以前知能ロボコンに参加されていた風兎2005というロボットの記事を参考にしたもの

センサ値は、発光側をマイコンからON/OFFできるようにしている
これは外乱光の影響を無くすために、LED点灯時のセンサ値からLED消灯時の値を減算する処理を考えていたためである
が、実際はLED点灯時の値を測定するだけでも問題はなかった

4つ並んでいるセンサを左から0~4として以下の計算式でどちらにずれているかを検出している
errの値がプラスの場合は右に曲がっている、マイナスの場合は左にまがっていると判断する

err = ((ADval_Sensor2 - ADval_Sensor1) * K1) + ((ADval_Sensor3 - ADval_Sensor0) * K2);

K1とK2は制御の強さを設定する定数
K1の項はずれが小さい時、K2の定数はずれが大きい時に効く

実際はK1は1、K2は2として制御に使用した
K2が大きくないと、R150の部分でラインを外れる可能性がある


こうして得られたずれのデータerrをステッピングモータの制御に使用する
errは符号付きのデータなので、そのまま左右のモーターの制御値に加算する
例:右に曲がっている場合は、左モーターを減速、右モーターを加速
このとき急激にerrが変換すると、脱調を誘発するのでerrには適度なリミッターをつけている

上記の制御を行うため、ライントレース時の移動速度は250mm/sとしている
これはerrの値を制御に反映した場合に、外側のモーター速度が700mm/sを超えないようにしたためである
実際500mm/sでライントレースを試すとR150で見事に脱調

2013/06/22(土) 17:25 | コメント:0 | トラックバック:0 |
知能ロボットコンテスト2013に参加した機体を紹介

ロボット名:RXまるさん
irc2013アーム全展開

競技中の動作をざっくり箇条書きにすると以下の通り
・ライントレースで移動
・PSDでボール探索
・吸引ファンでボールを吸い付けて取る
・色分けを行い、アームを動かしてボールを捨てる

上記の動作を前後方向の区別なく行うため、ロボットの前後に同じ機構を搭載
irc2013正面1irc2013横2
irc2013正面2irc2013横1


回路図 (間違っている可能性大なので参考程度に)
irc2013_RXまるさん回路図

電源:ニッケル水素バッテリー 8.4V/1300mAh マルイ製の電動ガン用
irc2013バッテリー
リチウムポリマーバッテリーは万が一の事故が怖いのと、知能ロボコンの用途ではリチウムポリマーほどの小型、軽量性能は不要と判断

ロボット各部で使用する電圧に合わせてバッテリー電圧から3端子レギュレータで降圧
電源系は以下の通り
3.3V系:マイコン、ラインセンサ、Bluetoothモジュール、カラーセンサIC、ジャイロセンサ
5.0V系:PSD、カラーセンサ用の白色LED、デバッグ用LED、アナログマルチプレクサ
6.0V系:アーム用サーボ
8.4V系(バッテリ電圧):ステッピングモーター、ファンモーター


マイコン(写真中央):Renesas R5F56218BDFP メカトロ工房製RXマイコンボード使用 開発環境はCubeSuite+ V1.03.00
Bluetooth無線モジュール(写真右):SBT-1-S(Slave) szparts
ジャイロセンサ(写真上部):ISZ-650メカトロ工房製ジャイロモジュール (載っているだけで制御には使用せず)
irc2013メイン基板

今までは5V系のマイコンを使っていたが、今回初めて3.3V系のRXマイコンを使用
周辺回路とのインターフェースが心配だったが特に問題は起きず
モータードライバ等のICに接続する際は3.3Vの信号でも動作するかきちんと確認すれば大丈夫である

Bluetoothモジュールはデバッグ専用として使用
従来はマイコン→RS232C変換IC→USBシリアル変換ケーブル→PC(ハイパーターミナル)としていたが、無線化することでマイコン→Bluetoothモジュール→PC内蔵Bluetooth→PC(ハイパーターミナル)となり走行中のデバッグが大変楽になる

以前はZigbeeを使用していたが、PC側にもZigbeeモジュールが必要だった
BluetoothであればPCやタブレットに内蔵されているので便利である
スマートフォンでデバッグ、なんてことも可能になる

2013/06/22(土) 12:46 | コメント:0 | トラックバック:0 |
久々に参加者として仙台市科学館へ
やはり見学よりも参加したほうが255倍楽しい
irc2013競技台


競技ルールや詳細な競技結果は知能ロボコンのページ参照
知能ロボットコンテスト2013


今年は3色のボールを色分けして捨てるチャレンジコースに参加
irc2013_RXまるさんメイン


一日目
一日目は一次予選と、敗者復活戦

一次予選は福島高専さんと並んでなんとトップ通過
既に過去最高記録、10年前の自分は超えた

ボールを2回探索をしてきちんと捨てたと思ったところでバグ発動
黄色ゴールへボールを捨てた後でもう一度探索へ行くはずがスタート方向へ進む
原因は前後方向の更新漏れ
方向を更新せずに「前へ進む」と命令が実行されて反対に進む結果になり競技終了
一次予選は合計20点獲得

その後、一次予選の動画を確認してバグの発生ポイントを特定
練習台でもう一度再現させるよりも手軽に動作検証ができるのがいい
(動画を撮ってくれたやっぺしのエースH君ありがとう!!)

帰宅後にバグのチェックと、ボールがカップにはまってうまく捨てられなかった件の対策を考える
カップの中にボールが奥まではまらないようにスポンジを貼り付けて解決
irc2013ファン

スポンジの対策後に探索を試して発覚したのだが、吸引力が落ちてしまった
ボールを取れないと話にならないので、吸引用のファンモーターの駆動Dutyを30%から40%に変更

なにかを変更したら、その変更が周辺機能に影響しないかどうかの確認は重要である


二日目
二日目は二次予選と決勝戦

二次予選は一次予選のいい動きはどこへ…という散々な状態
スタートエリア近くで探索をする際にはまるパターンがある模様
まったくボールを取れない
結局得点は自由ボールのみの5点という結果

二次予選からは競技点(ボールを捨てた得点)に加えて審査点が加算される
競技点が低いので審査点に期待するしかない状態

と二次予選終了後、デモンストレーションのお誘いが
あーやっぱり決勝進出は無しだなと確信
デモは決勝には出れないけどもう一回見たいロボットに声がかかるので

と思っていたら、ぎりぎり決勝進出
案の定決勝に残ったのでデモはキャンセルで、とお話が

俄然燃えてきたが、ロボコンは直前にいじるとろくなことがない
各部のねじしめと充電を行い、ロボットのコンディションを整える
特にサーボホーンのねじはアームの振動が原因でゆるみやすい
金属同士なのでねじ止め剤使えばよかったか
irc2013サーボ根本


正午から知能ロボットコンテスト2013の開会式
選手宣誓は2次予選のトップ通過チームに依頼されるようである


そして決勝戦
競技開始から約8分間問題なく動作
嘘のように順調なので、観客席からも全部捨てられるかも、と歓声が

が、ロボットを褒めると動かなくなるというマイクロマウスの伝統が知能ロボコンでも顔を出す
赤ボールを取ったにもかかわらず、ボール無しと認識
そのままボールを取りに行ったために、アームにボールが挟まりロボットの位置がずれる
1回くらいのずれであればライントレースで復帰するのだが、ずれが大きすぎたためラインに復帰できずで競技終了

結果、競技点29点と審査点を合わせてチャレンジコース3位
作った分はすべて発揮できたと思う

ただ、普通過ぎたのは反省点

知能ロボコン全体としても、冒険した奇抜なロボットが減っているようだ
空を飛べば知能ロボコン史上初ですよ、と誰かがおっしゃっていた気がする

クアッドコプタも手軽に安価で作れるし、いよいよ空を飛ぶロボットが現れるか

知能ロボット関係者の皆さん、参加者の皆さん楽しいお祭りをありがとうございました。
来年もきっと出場します

一次予選の動画

2013/06/22(土) 10:54 | コメント:0 | トラックバック:0 |
探索済み区画
これまで
区画を探索
検索フォーム
夢を叶えるための名言集


presented by 地球の名言
上記広告は1ヶ月以上更新のないブログに表示されています。新しい記事を書くことで広告を消せます。