こいつ……間に合うのか!?

開発日誌のネタがいくらでもありそうなこの時期ですが、みんな忙しくて全然マウスの記事が上がらないため、少し書いてみようかと思います。


最近は寒くなってきました。
ここ、小金井でも気温が日中10度位までしか上がらないような日が続いています。
さて、そんな中でもRURは平常運転、マウクリロボトレへ向けた突貫作業が続いています。
一年生のマシンもなんとか動く物が出始め、やっと安定化電源が足りない状況が見られはじめました。
え?足りないのは電池じゃないかって?
それはまあ……お察しください。


しかし、1年生がどうこう言う前におまえはどうなんだと言うことな訳ですが、例によって自分も突貫作業です。
数日前にやっとハードが正常動作し、プログラムを書いているという状況です。
今年のマウスはこんな感じです。
suzutuki


 


 


 


 


 


 


左に写っているのが去年のマウス、天津風で、右に写っているのが今年のマウス、涼月です。
相変わらず名前が読みにくいのは仕様。
去年と違い、モータをステッパーからDCモータに変更したことや、ハーフピッチの基板を使用したことでだいぶ小型化できました。
この写真からは分かりませんが、エンコーダは独立接地型を採用しています。
例によってアクリル削り出しの車輪が共通点でしょうか。
見た目だけなら上級者のマウスっぽい感じを醸し出しているのですがいかんせんソフトが……。
初めてのDCモータと言うことで、右も左も分からないような状態から制御を始めたのですが、思ったほどではない……にしても、やはりなかなかどうして難しいです。

突貫作業で何とか足立法の走行までは行きましたが、果たして本番までに間に合うかどうか。
ただ、DCモータを制御していると、制御工学の授業でやったような挙動を実際に目で見ることが出来たり、式を変えると大きく挙動が変わったりとなかなかおもしろいですね。
制御が発散してマシンがその場で超振動を始めたり、バネのように前後移動しながら減衰していったりと、もうちょっと早くやっていたら制御工学の授業が楽しかったかもしれないと思ったりも。
ちなみに、おかしな制御をして制御量がぶっ飛んだりするとたいてい大電流が流れるので、電圧が下がってマイコンが落ちてくれます……安定化電源を使っているうちは。
もし、20Cで放電できるLiPoでそれをやってしまうと……\(^o^)/


では、本番まであと少し、全力を尽くしたいと思います。


DC?ステッパ?エンコーダ?それって何よという方も読んでくださっているかもしれないので簡単に説明しますと、ステッパというのは、ステッピングモータのことで、1回信号を送るとモータが1ステップ分、普通は1回転200ステップなので、200回信号を送ればモータ軸がぴったり1回転します。また、信号を送る間隔を変えれば速度も変えられるという便利なモータです。直径50mmの車輪のマウスなら、115回ほど信号を送るだけで、90mm(迷路の半区画)進んでくれるわけです。また、低速では比較的高トルクなので、モータ軸に直接車輪をつけることが出来るというのも利点です。これらの制御の容易性、マシンの作りやすさから、初心者でも取っつきやすいモータです。ただ、重くてでかく効率が悪いことに加え高回転域では急激にトルクが低下し、いずれモータが止まってしまう「脱調」という現象が起きるのが欠点です。
対して、DCモータというのはいわゆる普通のモータのことなのですが、ご存じの通り、電源につなぐと位置も速度も知るかという感じで、とりあえず最高速までブン回ります。そのため、これでロボットを動かすためには、他に回転を読むセンサーを取り付けて現在の速度や位置を計算し、目標の速度や位置になるよう、偏差をフィードバックして制御をかけてやらなければならないため、少々面倒です。しかし、ステッパに比べ、小型でパワーウエイトレシオは遙かに優れているため、速いマウスはほとんどがこのDCモータを使用しています。また、ステッピングモータに比べ、高回転、低トルクなのでギアで減速して使用しなければならないため、製作が少々面倒になるという手間もあります。あとは、マウスに用いられるような高性能モータは総じてお高く、安くて実用的な物で5000円程度、物によっては1個数万円したりもします。
エンコーダというのは、ロータリーエンコーダの略で、回転を読むセンサーのことです。多くの場合、DCモータと組み合わせて使います。エンコーダは1回転500パルスといった感じで回転角に応じてパルスを出力してくれ、このパルスを数えることでエンコーダの回転角、ひいてはモータの回転角が分かります。例えば、一定時間におけるパルスを数えれば、速度を計算することが出来ます。この情報をフィードバックし、目標値より速ければ入力を小さくする、目標値より遅ければ入力を大きくするといった感じでDCモータを制御するわけです。また、このエンコーダもお高く、小型高性能の物はこれまた数万円したりします。安いものでも、1個3、4000円します。
マウスですとこのモータとエンコーダがそれぞれ二組いるわけで、この辺がDCマウスが取っつきにくい印象がある理由でもあるでしょうか。ステッパは1個4000円くらいでそれなりの物が手に入るので、それに比べたら、確かに高いです。

溝部

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