その20 前途多難 - ロボボボいじりにうってつけの日

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その20 前途多難

どうも。
マンガ「進撃の巨人」がおもしろすぎてまつげ伸びましたたけもりです。
最近友人を堕落へと誘うために貸しまくったので再熱しています。

今日は、今つくろうとしているトレーサーについて。

言ってしまうと、足回りを全方向移動できる機構にして、ロボットの向きを変えずにラインを追従するトレーサーをつくりたいのです。
そんな風にしてロボトレースの競技においてどんなメリットがあるのかというと...目立つかなぁと思いまして。

それを実現するための方法としていくつか考えたものを紹介します。

まず、全方向移動の方法としては以前から紹介しているオムニホイールを使います。
その17でほんのり説明してます。
問題は、機体に対して向きの変わっていくラインをどう読むか。

まず初めに考えた方向性は、機体の下でラインセンサ(ラインを読むためのフォトリフレクタをこう呼んでおく)を回すというもの。
ロボットの中心を軸にしてモーターを使ってセンサーを回し、センサがラインの上に来るように動かす。本体はラインセンサが向いている向きに動かす、というもの。
ラインセンサを回すと、本体に固定され軸がラインセンサの回転軸と同軸上で固定された無限回転のポテンショメーターの軸も回転します。
ポテンショメーターとは要するに可変抵抗で、回転式のものはこんな感じ。
Evernote Camera Roll 20121215 120839
ポテンショ
両端に電圧をかけておいて、軸とともに回転するブラシの電圧を読むことによって、軸の回転の度合いが分かるわけです。

これでラインを追従できるはずです。
しかし問題点もあります。
センサーからの信号を本体に伝えるための導線が、センサーを回してるうちにどんどこ巻きついてくることです。
まずはそれを解決する方法を考えていました。



☆本体部分とラインセンサ部分を独立させる。

本体部分とラインセンサ部分にそれぞれ電源・マイコンを搭載し、制御を独立に行おうというものです。
ラインセンサ側はラインの位置を読みラインに沿って自らを回転させます。
本体側ではポテンショからラインセンサの向きを読んでその向きに動く。
センサを回転させるためのモーターが本体に固定されていれば、結局モーターを動かすための導線が巻きつくことになります。
そのため、ラインセンサ部分の回転は、本体に固定された歯車に対し、ラインセンサ部分に固定されたモーターごと回転させます。
しかしこの方法では、確かにラインを追従できそうですが、コーナーマーカーを読めません。コーナーマーカーを活用するのであれば機体を動かす本体側に情報を伝える必要があるので。
ゴールだけであれば、ゴールマーカーの位置は決まっているので、本体側にセンサーを付けていれば読むことはできますが。
そして何より、本体の下にモーターを入れる場所なんてないです。

ボツ




☆ラインセンサ側と本体側で通信する。

次の案も、ラインセンサ側と本体側の電源やマイコンは独立させます。
が、さっきのと違い、ラインセンサ部分を回転させるモーターは本体側に属します。
そして、ラインセンサ側と本体側は無線を使って通信するという方法です。
ラインセンサ側は今の自分の位置に対してラインがどこにあるのかを本体に送り、本体はそれを受けてラインセンサ部分を回転させます。
この方法だと①-1に比べればだいぶ機構は簡単になりますが、なんといっても一回に送れる情報量が少ない、そしていっぱい送ろうとすると送るのに時間がかかる。
ということでボツ。



ここまで考えたうえで、こう思ったんです。

「別に、ちょっとくらい巻きついてもよくね??」

電源を二つ用意したらそりゃ重くなりますし、そもそも機体の下部分にそれだけの機能を載せれるの??
別に絡まったところで、何周も巻きつくわけじゃないし、その場で直していけばよくね??

って。

ということで、巻きつきながら走る方向で考えることにしました。
先程も書きましたが、機体の下でラインセンサをライン上に来るように回し、本体はラインセンサが向いている向きに動かす、というもの。
センサ部分と導線でつながっていても巻きつかない方法はないかと考えましたが、そいつは思いつきませんでした。
ラインセンサを回転させる軸を中空にして、その中に導線を入れれば、“ねじれる”ことはあっても“巻きつく”ことはないはずです。
しかしこの方法では中空部分はかなり広くないと配線は通りませんし、中で配線がどれだけねじれているか見えないので、メンテナンス性が悪いと思いボツです。


とりあえずこの方法で具体的な形を想像するところまではいったのですが、どこかすっきりしない。
やはり難しそうなんですね。
ポテンショをどう載せるかとか。
配線もごちょごちょするし。
他に搭載したいものもあるので。


ステッピングモーターというのがあって、これは電気信号の送り方によって回転の角度を正確に制御できるモーターです。普通のモーターであればポテンショやエンコーダ―によるフィードバックによってしか正確な回転数などを知ることができませんが、ステッピングモーターでは信号だけで制御できるのでフィードバックいらずです。
それを使えばポテンショをどうつけるか悩む必要はありません。
しかし、ステッピングモーターは便利な分スピードとパワーに劣る側面もあり、なんだか気が向きませんでした。
どんなに機体を速く動かすことができても、センサの回転が遅ければ結局速く進めることができませんし、そんなところで頭打ちしたくないので。



そうやって悩んでるうちに、おととい、ふと、「もう回さなくていいや」と思いましたのです。


そんでもって、ロボットの周り、全方向にセンサを並べちゃうことにしました。

40コ!

ふっふっふっ(  ̄ー ̄)
なんだかすっきりです。
最初からその方法も知ってましたが、難しそうだったのでとりあえず別の方法で考えてたんですね。
他のが違う気がして、この方法に戻ってきてみると、なんだかしっくりきましたね。

問題は、センサからのアナログな出力をデジタルの値に変換する“A/D変換”の機能を持ったマイコンのピンが40コもねぇわ。
ということなのです。
A/D変換とは、入力した信号の電圧がマイコンのハイとローの電圧を何等分かした電圧のうち何段階目に当たるかを数値で出してくれる機能です。
電圧で出力するセンサはたいていこいつで読みます。
ポテンショもしかり。
例えば10bitのものでは2^10+1で1025段階、高性能で12bitであれば4097段階です。

ICを組み合わして、ピンが足りない問題はいちおう解決したつもりなのですが、回路図がわりとややこしい...。
ただ一通り読めれば良いわけじゃなくて、いかに必要なところを速く読むかというのを考えたので。
いずれほんのり説明しますが。

ラインセンサ関係だけでこんな感じ。

無題

初めて回路図CAD使ったのでまだまだ慣れません。
先輩に聞いて猛スピードで一通り教えてもらったのですが、やはりこういうのは使いながら発見して覚えていくものですね。
便利なのは既に便利ですし、回路図CADで回路図書いちゃってる自分がたまりません。
ちなみにKiCADです。

メカ、回路、ソフトのことを総合的に考えながらの設計、JITEN君よりも考えることが多いの多いの。
というかJITEN君はかなりシンプルだったのでね。
回路がなかなか大変そうで、前途多難です。

前途多難です。と、ドヤ顔で(  ̄ー ̄)

以上、その20 前途多難
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コメント

センサー40個とは。。。。。。。

その発想はあった。しかし実行する人間がこの広い世界に一体どれほどいるだろうか。
やはり、たけもり氏は天才、いや、鬼才であった。

本気でかっこいいと思います。
ぜひぜひ完成させてしまってくだしあ。



回転しちゃう部分の電源供給をするなら、「スリップリング」とか、「ロータリーコネクタ」を使えば実現できるかもしれませんね。



ろぼぼぼいじり頑張ってください~


あとあと、無風流な質問をしますが、今回は第20回ではないのですか?

「以上、その19 前途多難」

と書いてあったので気になりまして。

No title

ありがとう!
完成できたら渾身のドヤ顔で報告します。

あ、やっぱりそういう部品あるんですね。
調べてみます。ありがとうございます。

完全にミス(;;; ̄ー ̄)

そちらはなかなかお忙しそうですね。
応援してます!

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プロフィール

たけもり

Author:たけもり
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「しゃれたロボットをつくりたい」と思いながらも大学生になってやっとのんびり勉強始めました.
勉強のためにロボトレースというロボコンに参加して,全方向移動型ロボトレーサー"OmnimO-2"を制作しました.
大学ではヘビ型ロボットについて研究しています.
個人的課外活動としてエンタメ志向のロボットを製作中.最新作のMimebotはこちら
ロボコン時代のロボットはこちらにまとめています.

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