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RCサーボを用いた2足歩行ロボット 製作記

2006年1月現在の外観

製作月報

Simploidとして活躍した2006年1月までは別にまとめました。

Simploid製作記

2006年2月

知能ロボコン仕様案

以前から知能ロボコンに向けて考えていた構想を検討中です。

これまで知能ロボコンには二足歩行ロボットがいくつか出場していますが、どれも今ひとつの成績に終わっていると思います。共通した敗因は、移動に必要な情報を集めるためのセンサーを持たなかったためではないかと分析しています。

なお、京大機械研究会の後輩が2003年大会に出した散財ウォーカーだけはチャレンジコースで23点を挙げるという前代未聞の快挙を達成しています。それでもやはり移動が歩数の決め打ちであったため競技台の摩擦の違いに苦しんでいました。決勝では予定進路を外れてが障害物に突っ込んでいます。誤差余裕の大きい得点方法のアイディア勝利だったといえるでしょう。

2006年3月

ロボファイト大阪3にエントリー

ロボファイト大阪3にエントリーしました。リングネームは「帷子丸(カタビラマル)」です。クローラー(無限軌道)の俗称であるキャタピラーに似た音韻かつ和風の名前ということで選びました。

バトル前後にはクローラーで颯爽と登場及び退場する予定です。試合中の使用は、もちろん自粛します。

エントリーしたものの肝心の機体の方はというと、大改装を行うため動くようになるまで先は長くなりそうです。大会に出られるように頑張ります。

2006年4月

新モータードライバ試作

方針

以前のDCモータドライバは耐圧、電流容量に不満があったので作り直します。ドライバ回路構成については

等といった観点で様々な方式を検討した結果、IR2111というゲートドライバICを使って上下段NchのMOSFET(2SK2231)で作ることにしました。IR2111を使った回路については京大機械研究会のGungnirの説明をご覧ください。

新しいドライバの定格は、2SK2231の定格に準じて電源電圧20V、出力電流連続5A瞬間20Aまでとなります。

失敗談

IR2111の電源ピンのコンデンサを付けずに動かしていたところ、ICが発熱して壊れてしまいました。LOピンの出力段が破損したような挙動でした。大きな瞬間電流が流れるだけに電源は重要なのでしょう。

50個買ったうちの3個壊しました。

動作試験

FutabaのS3003(の改造品)を動かしてみました。電源電圧を12Vにしているため以前より動作が速くなっているはずです。

FPGA(FLEX10K10)搭載

現在の回路ではDCモータの制御信号には1個のモータあたり2本の信号が必要です。 SimploidではSH4の20本しかないI/Oのうち実に12本を用い、8本を信号線、4本をクロックとしてロジックICにラッチすることでモータ16個分、32本の信号を出力していました。

PWM出力はなんとソフトウェアタイマでした。

マイコンの処理負担軽減、回路の拡張性等を考慮して今度はFPGAをバスに繋げてPWM信号を作ります。

[CPUボード秤量結果:210g]FPGA搭載後のCPUボードは210gにもなってしまいました。この重さを格闘に活かせないのが残念です。

2006年5月

ロボファイト大阪3

参加してきました。 大会のほうは散々で主催者のロボットフォースさんに申し訳ない状態でした。

  1. 3日SRC:前日にFPGA関係でトラブル発生、動かず棄権
  2. 4日アスレチック:直前まで粘ってなんとか動くようになる、しかしまともに歩行できず。肘と足首のギア破損。モータドライバ3個破損。
  3. 5日バトルカオス:朝、右肘モーター破損。更に修理した左肘を控え室で再び破損。脚がうまく動かないのでクローラー走行のみで出場。しかしクローラ片方動かず。肩サーボホーン(MicroMG)破損。

控え室では自力で転がって脚とクローラーを使い分けるところまでできました。動力系統のバッテリーを4セル直列の14.8V(公称)にしたため腕のパワーアップも素晴らしく、飛び上がるような感じで転がりました。しかし操縦技術が追いつきませんでした。

腕部を壊してしまって起き上がりができなくなったので、残念ながら変形(?)の映像はありません。直り次第公開したいと思います。ギアを壊すのは制御システムがまだ未熟なせいもあるので改善します。

写真:レイターと(2脚形態)。kenjiさんのレイターと記念撮影させて頂きました。

写真:レイターと(車両形態)。最近、車になれるロボットが増えているそうです。

もう少し詳しい参戦記も書いてみました。

角速度センサ

クローラーでは車輪の場合と違って旋回するには必ずスリップしなければなりません。車輪の回転数から車体の回転角を得る方法が使いづらいと考え、角速度センサを用います。

村田製作所の圧電振動ジャイロENC-03Jです。マイクロマウス3の解説記事を参考にセンサ出力を直接読む方法で試してみます。

ガイドラインセンサ

やや古いICですが 光変調型フォトICのS4282-11というものです。昔NHK大学ロボコンに使った回路から剥がしてきました。現在入手できる類似品としては、S6846、S7136等があります。

SH4勉強中

非常に高機能なCPUであり、未だ使いこなせた気がしません。今日わかった事項のメモです。

AP-SH4-1Aの情報は秋月のH8等に比べてまだ少ないので、初歩的なことを中心にわかったことを追々公開していこうと思っています。 手始めにSRAM用簡易ブートローダについて書いてみました。

2006年6月

20ch(19ch)DCモータドライバ回路完成

モータドライバ回路:IR2111とFET4個による回路が整然と並んでいます。

19ch分完成しました。実際に使うのは16chまでですが、残りもいざというときの予備として使えるように動作確認を行いました。

いわゆる変形

第18回知能ロボコン終了

残念な結果でした。得点はともかく、競技台の上でパフォーマンスを披露出来なかったのが残念でした。直接の原因はジャイロによる直進制御がうまくいかなくなったことですが、失敗した場合に備えたプログラムを書いておかなかったことがそもそも間違いでした。 受け狙いとはいえ信頼性は大事です。来年は確実に頑張ります。

次はロボゴング4に向けて問題点の改良と手動操縦システムの構築を行います。

2006年7月

プレイステーション用無線コントローラー

帷子丸は車両と脚の相互のモード移行をはじめ、自動化された動作が数多く必要です。それらを割り付けるための操作ボタンを増やす必要が生じたのでラジコン用送信機からゲーム用コントローラーに変えることにしました。マイコンへの接続方法及び通信方法については先人たちの努力によって解析され資料が公開されており、寺川氏によってまとめられています。既に十分情報が出回っている状況なので詳細はそちらに譲ります。

PS用の無線コントローラーは何種類か出回っているようですが、私はワイヤレスアナ振2ターボを購入しました。DualShock2互換品だそうで、ボタンの圧力検知機能も使用できます。単3乾電池2本で動作するのは驚きでした。無線でありながら振動機能も備えています。が、普通のコントローラーに比べると大分弱いと感じました。

山口辰久