| 品名 | 単価 | 数量 | 合計 |
|---|---|---|---|
| サーボS3003 | 1785 | 8 | 14280 |
| サーボPARK HPX | 1785 | 2 | 3560 |
| サーボS03T | 1890 | 1 | 1890 |
| サーボS03T用メタルギア | 1260 | 1 | 1260 |
| 小型ボールベアリング | 100 | 20 | 2000 |
| モータドライバＩＣμPD16805 | 294 | 20 | 5880 |
| A/DコンバータMCP3208 | 400 | 3 | 1200 |
| 6chラジコンプロポ送受信機 | 13000 | 1 | 13000 |
| ラジコン送受信機用クリスタル | 2100 | 1 | 2100 |
| SH-4 CPUボード | (知能ロボコン賞品) | 1 | 0 |
| R8Cマイコン(トラ技2005年4月号付録) | 900 | 1 | 900 |
上表にはS03Tのギアを金属ギアに交換した際の材料費が記されていますが、2005年12月現在S03Tの金属ギア版はストロベリー・リナックスにて1780円で販売されています。
知能ロボコンにて日本ロボット学会会長賞副賞としてSH-4ボードを頂きました。
全部で10個以上もある関節の角度をマイコンでPID制御するには、相当な計算パワーが必要です。PLDを使う、複数CPUで分散処理する等の方法も検討しましたが適当な部品が見つからなかったので、ひたすら計算パワーの高いこのSH-4を使ってみることにしました。
組立中のモータードライバ基板。モーターの数だけドライバIC(NEC uPD16805)が並びます。
関節の角度保持ができるようになりました。
メインの回路基板を胴体に収めることができず、背負う格好になっています。 このメイン基板が185g、ケースが112gと非常に重く(表参照)、モーターの力では持ち上がらなくなってしまいました。加えてバランスが悪く、歩くのは非常に困難です。 回路設計のやり直しが必要かもしれません。
| 部品 | 重量(g) |
|---|---|
| メイン基板(SH4ボード込) | 185 |
| ケース | 112 |
| 制御系用バッテリ | 73 |
| 動力用バッテリ | 130 |
| モータドライバ基板 | 37 |
| 基板連結用フラットケーブル | 24 |
| その他フレーム、モーター、配線 | 715 |
| 合計 | 1276 |
ひとまず回路とバッテリを乗せない状態で歩かせてみました。
現物あわせで荒く作った姿勢データのためぎこちない歩きですが、
この状態で細かい調整をしても意味がないのでひとまずこれで打ち切りました。
足裏部分にアクリル板を足して大きくしたところ、ようやく歩くことができました。大きさに加えて地面に引っかからないという要因も大きいようです。ROBO-ONE界でいうところのスリップタイプの足裏です。 遊脚の小指側も接地して体重を支えています。
以前の回路を背負ったような格好では重心が後ろに寄りすぎており、直立状態で重心を脚の真上に持ってくるには前屈姿勢をとらなければなりませんでした。また、全体の重量も重すぎ、足を上げての歩行が困難でした。
そこで重心を中央に持ってくるために回路を横置きにして脚の真上に載せました。また、股関節の自由度を2つずつ減らし、軽量化を図りました。さらに上の写真の状態の後、バッテリーを脛の横に搭載して低重心化しました。
最初とずいぶん違う格好になってしまいましたが、足を上げての歩行ができるようになりました。
ラジコンプロポで操縦できるようになりました。受信機の出力信号をR8Cマイコンでデコードし、数値化してシリアル通信でメインCPUに送るようにしました。
ZENOさんのシンプルファイターを真似させてもらい、重心移動と脚の前後をスティックの操作量に比例して行います。スティックを円を描くように回すことで歩きます。操作量によってすり足になったり足上げ歩行になったりします。動画でご覧ください。まだまだ練習が必要なようです。
大阪日本橋で行われる大会にエントリーしました。登録名はSimploid(シンプロイド)です。ZENOさんのシンプルファイターというマシンの操縦方法を真似させてもらうので、シンプルファイターのようなのものという意味でsimpleの後に接尾辞-oidを付けたものです。
ちなみに上の動画の2つ目で蹴って倒した板の高さはシンプルファイターの身長と同じくらいです。師弟対決ができたらいいなという願いが込められていますが、本物はもっと倒れにくいです。
腕が付きました。大会前日の1日で加工を終えました。肩と肘の2自由度です。軸配置はSISOさんのG-TUNEの腕を参考にさせていただきました。物を持ったりするのではなく、起き上がることを目的としたものです。そのため肘には強力なサーボを使いました。GWSのS03T(メタルギア)とMiniSのRB995です。S03Tは動きが遅いが滑らか、RB995は速いが時々引っかかるようなぎこちない動きをするという特徴がそれぞれ見受けられました。これらのサーボは外力では簡単に回せません。後にS03Tはグリスを注したところ多少改善しました。他にギアの軸受け(サーボの出力軸側ケース)が変形して起こるガタのせいもあるようです。
ロボファイト2に間に合わせるため、操作は暫定的に2自由度をスティックの2軸の操作量に直接比例させることになりました。左右のスティックを対称に大きく半周させると起き上がり、一周させると前転します。
参加してきました。
大阪・日本橋の某ジャンク屋さんでリチウムイオン二次電池を10枚ほど確保しました。1枚450円でした。
店頭では「リチウムポリマー」と書かれていましたが、事前に型番で調べてみたところ、ポリマーでない普通のリチウムイオン二次電池でした。
京大機械研究会の同期が大学祭で飛行船を作った際に購入して、その後評価用に借してもらって試したところ好調だったので採用となりました。価格面でも秋月の単四NiMH(x3)より安かったのは衝撃的でした。
単四NiMHの場合より軽くて小さく、かつ大容量で最大電流もさほど劣らないようです。2セルに組んで1オームの純抵抗に2秒ほど繋いでみたところおよそ5Aの電流が流れていました。単四NiMHは最大電流が3C=2.3Aぐらいなので、さほど見劣りしないでしょう。
実際の成果としては電圧が7.2Vから7.6Vに高くなったことによるパワーアップが顕著でした。軽量化にも貢献してはいますが、バッテリーはすねの横に搭載しているので歩行の安定度にはあまり寄与しないようでした。将来展望としてはモータードライバの耐圧を上げ、パワー系電源を3セル(11.1V)にしてパワーアップする予定です。
8Vくらいまで何ともなかった意外と頑丈なS3003とはいえさすがにギア周りが壊れる可能性が大きいです。多分S03T MGを軸受強化して使います。
リチウムイオン電池についての文書をいろいろ探して勉強してわかったことをまとめておきます。
自前で組んだバッテリパックはセルの容量にばらつきがあり、その上ロボットに乗せる場合放熱環境がセルごとに大きく異なるのでセル間の残容量に差がつきやすいことが予想されます。 セルごとの管理を行う回路を自作するのは大変そうなので、1セルずつ充電することにします。
ノートPCのバッテリもリチウムイオンですので気をつけたほうが良いでしょう。以前ノートPCのバッテリを買い替えた際に調べたところでは下記のような情報がありました。
腕用のモータードライバが焼けたので交換と変更を随時行っています。
ロボット胴体の中身はこんな風になっています。
BAL6686(S3003の基板についていたドライバIC)の在庫がなくなってしまったので仕方なく無理やり基板を継ぎ足して手元にあったTA8429Hを載せました。FET構成のuPD16805と違ってバイポーラトランジスタ構成なので電圧ドロップが2Vくらいあり、パワーダウンは避けられません。バッテリ(7.4V)動作時は動作が遅くなる程度ですが調整時には6VACアダプタを使っているので電圧不足で腕が上がらなくなってしまいました。ですがひとまず耐圧と電流容量は十分、熱保護機能もあるのでもう焼けることはないでしょう。
このように電源電圧が比較的小さいシステムでは使いづらいバイポーラタイプのドライバICですが、電池のセル数を増やして電源電圧を上げる場合には結構有効かもしれません。入手性も良好です。
肩のサーボをPARK HPXからMICRO MGに変えました。しかし、MICRO MGを最も安く売っていたストロベリー・リナックスで売り切れていたため、片方だけです。その昔評価用に買って風兎2005のアーム試作に使われたものです。
PARK HPXはケースのねじが非常に固くて開けづらい上、締め方がゆるいと中間のギア軸が軸受けから外れてしまうようです。この状態で使っていたところ軸が逃げてギアが滑ってしまい、ついには見事にギアが欠けていました。気をつけましょう。
購入したリチウムイオン二次電池は薄い缶であり機械強度はさほどありません。特に表面に傷が付くと錆により穴が開く危険があります。そのためロボットの外側にそのまま貼り付けるのはさすがに問題があるのでバッテリーケースを作りました。大会に間に合わせるための仮のもので、紙製です。すねの横に搭載することで低重心化にも一役買っています。
ちなみに写真に写っているお守りは電電宮、電気と電波の神様のものです。早速に大会初勝利を上げるというご利益がありました。ご入用の方はどうぞご相談ください。
大会(練習会)に参加してきました。初勝利を挙げ、ベスト8入りしました。主に参加者向けの参戦記を公開しました。 試合の模様は動画で主催者ロボットフォースにより公開されています。対戦相手がいつもお世話になっているジャンク屋さんのデジットと電子パーツ屋さんのシリコンハウスというなかなか因縁めいたものでしたが、重量差のおかげで勝ってしまいました。軽い相手には下から上に向かう攻撃が有効なようです。重い相手用には前転攻撃を用意していましたが、打点が低すぎて有効打にならない感じでした。
実は事前に対戦相手が発表されたのを見てWeird-7対策のアッパー気味なパンチを用意していました。