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2010年7月

2010年7月29日 (木)

iRover走行テスト!ジャイロはやっぱり振動に弱い

リモートブレインの夏休み:iPhoneロボ
ちょこっとCoron:番外編

iRoverの走行テストをしました。本当は公園の芝の上でもやりたかったのですが、この猛暑で挫折、室内でのテストのみになりました。

ブリザードはもともと、人間が走るくらいのスピードが出るダイナミックなラジコンです。iRoverでは緩い速度制御をかけ、最高速度を歩く速さくらいに押えています。
ギアが比較的しぶく、パワーを抜けば直ちに停止するので、うまく速度制御することが出来ました。ラジコンカーのように、パワーを抜いても惰性で走るようなものではもっと難しいでしょう。

旋回角度はねずー同様、ジャイロで制御しますが、直進補正はうまくいきませんでした。
モーターも大きいし、キャタピラの振動もあるので、ジャイロコンパスがものの10秒ほどでずれてきてしまいます。理由はハッキリわかりませんが、振動が多いとジャイロコンパスは不安定になります。振動を緩和する方法を工夫しなければなりませんね。

そんなわけで、今回は、シェーキーのように、左右のモーターの総回転数をそろえる方式で直進性を確保しました。これだとキャタピラが滑ると、進行方向がずれてしまいますが、実験用にとりあえず実装しました。

これが走行テストの様子です。

室内なので、最高速度は出していません。中速までです。

障害物を微速で乗り越えるテストで、キャタピラが障害物にあたったときiRoverがちょっと止まります。平面を微速で走行するパワーでは、障害物に乗り上げられないので止まるのですが、プログラムがモーターの回転が落ちたことを検出すると、すぐにパワーをあげて走行状態をキープします。

この機能がないと、オフロードを安全な速度で走行できません。

2010年7月27日 (火)

iRoverにもCoron搭載

リモートブレインの夏休み:iPhoneロボット
ちょこっとCoron:Coronノウハウ

iRoverにもねずーと同じCoronを搭載しました。サーボ信号が出ているので、簡単に使えそうです。
デッキ上のアビオニクスボックスに写真のように搭載しました。写真ではすっきりして見えますが、完成すると車体各部からのケーブルでいっぱいになります。

Dscn0787

主な部品はCoronとねずーと同じ秋月のジャイロです。これで直進補正や旋回角度の制御を行います。ジャイロセンサは直接引き出してADに入力します。

問題はジャイロの機械的振動によるノイズ混入です。ねずーよりははるかに大きな振動があるので、これが問題を引き起こしそうです。とりあえず、ねずーと同じウレタンで取り付けました。

運動に関するソフトは、ねずーからもらってきました。大げさに言えば、遺伝情報の継承です。
モーター回りを修正して、同じジャイロパラメータで90度旋回のテストをしたところ、そこそこ正確に動いたのには驚きました。さすがジャイロですね。これくらいなら振動の影響もあまりないようです。

ただ、サーボの動きがあまりよろしくありません。数秒おきくらいににびくっと誤動作します。ねずーではあまり気にしてませんでしたが、雲台に接続してみると、結構大きく動く感じがします。見た目も良くないし、撮影中に起これば画像がぶれるかもしれません。なんとかしないといけません。

いろいろ調べてみると、DCモーターのPWM制御とサーボの制御を両方イネーブルにしたときに、この現象が起こることがわかりました。
今回はDCモーターを使っていないので、これをデゼーブルにしました。それ以降、サーボのピク付きは感じられなくなりました。

とはいうもの、両方使いたいユーザには困った問題です。時間のあるときに原因を調べてみようかと思います。

2010年7月25日 (日)

iRoverのドライブ回り

リモートブレインの夏休み:iPhoneロボット

デッキを外してシャーシ内部を見せた写真です。

Dscn0837

ロボットというモノは、結局、電線だらけになってしまうんですね。いずれ家庭用ロボットが産業化して、モジュール規格が統一されたら、もう少しマシになるんでしょうが。
ともあれデッキとシャーシは、モーターとバッテリのコネクタを外して、分離できるようになっています。

バッテリーは手持ちのニッケル水素6V1200mAhを2個使います。一つが動力モーター用、もう一つがマイコンとサーボ用です。

デッキの裏側、写真でいうと左の方に見えている黒いサーボが、雲台のパン用サーボです。
その隣の基板がモータードライバです。このドライバは、基板の裏側にアルミ板をプレスした放熱板があり、それをロボット本体の金属部分にあたるよう取付けることが推奨されています。iRoverでもこのようにアルミのデッキに直接取付けました。

Dscn0834

フローリングの床でラジコンによるテストをしたところ、ブリザードの380モーターと6Vのバッテリでは、ほとんど発熱しないようです。

次にモーター回りのクローズアップ写真です。

Dscn0835

ジャンク品の旧ブリザードを整備した訳ですが、なにせ10年以上前のモノなので、かなり大変でした。ネジがバカになっていたりして、結局ギアボックスは分解できず、綿棒を突っ込んで古いグリスやゴミの除去を行いました。

iRoverは不整地を走行するので、室内用のねずーやシェーキーのように、モーターパワー=速度と考えることは出来ません。速度制御をかけないと、坂道で止まってしまったりします。
そのため、モーターに回転センサを追加しました。写真ではちょっと見難いですが、モーターのピニオンギアに、半分を黒く塗った透明プラの円盤を接着し、これを透過型のインタラプタで読みます。
使用したインタラプタはこれです。フォトICタイプなのでマイコンへの接続が簡単です。

2010年7月22日 (木)

センサ・コンプレックス

リモートブレインの夏休み:iPhoneロボ

雲台には、iPhoneと、センサなどをまとめて取付けたセンサ・コンプレックスが載っています。
センサ・コンプレックスの写真がこれです。

Dscn0795

真ん中にあるのがソナーで、ここで手に入るEZ1を使用しています。実はEZ0を最初に買ってみたのですが、これは検出範囲が広すぎて、うまくありませんでした。このへんについては、後でまとめて書きたいと思います。

ソナーの電圧出力をCoronのADに入れて、対象物までの距離を読みます。このセンサはロボットボディが自律的に障害物を回避するために使います。陽光直下の野外なのでPSDではなくソナーのほうがいいでしょう。

なお、このソナーの分解能は1インチです。

一番右は夜間行動用のLEDサーチライトです。秋葉館で見つけたLEDポケットライトの先端部を取付けました。しっかりしたアルミボディなのに、なんと599円でした。
コマンドでON/OFF出来るようにします。

左端についているのは、レーザーポインタです。モノは秋月のこれです。

これは、カメラでとらえた物体との距離を、レンジファインダの原理で「視覚的に」把握するためのものです。レーザー反射光の位相差による精度の高い距離測定ではありません。

ネットタンサーのようにカメラがひとつだけだと、見えているものとの距離感がつかめず、操縦に苦労します。それをなんとか解消するための、最も簡単なアイデアです。

これらの写真を見比べてください。どちらも搭載したiPhoneで、いろいろな距離から撮影した壁の写真です。距離によって赤いレーザースポットの画面上の位置が異なります。写真の解像度は640X480ピクセル、黄色い文字は、距離とスポットの位置(画面左からのピクセル数)です。
距離の近い方のスポットが、画面の右に寄っているのがわかると思います。

Img_0128_2

Img_0125

Img_0126

これは、カメラのレンズとレーザーポインタを離して設置してあるためです。見えているものが遠くになれば視差は小さくなり、スポットはほぼ画面の中央に見えます。近づくにつれ、視差が大きくなり、スポットは画面の右の方に移動します。

これで、見えている物体との距離を測ろうという訳です。
今回は画面に目盛りを表示して、目視で距離を判断するつもりですが、レーザースポットを画像認識で識別できれば、自動的に距離を計算できる可能性もあります。

2010年7月19日 (月)

ロールアウトです

リモートブレインの夏休み:iPhoneロボット

細々した艤装が完了。テストプログラムでのチェックも済みました。iRoverのロールアウトです。

Irover_2

猛暑日にも関わらず、近所の公園で撮影してきました。

Dsc_0058_2   Dsc_0071_2

NASAのロゴみたいなマークがありますが… 良くご覧下さい。HANAのロゴです。

NASAのロゴを入れたらかっこいいなーと思って、HPでライセンス条件を良く読んだのですが、ロゴマークはNASA職員とサポート企業以外は使用できないようです。あたりまえですが。
写真やCGモデルをパブリックドメインとして提供している団体なので、もしかしてと思ったのですが、やっぱり無理ですね。

というわけで、パチもんのロゴマークです。

ついでに、運動系のテストもしてきました。うまく行きそうです。

2010年7月18日 (日)

iRoverの頭部

リモートブレインの夏休み:iPhoneロボ

iPhoneとセンサなどを載せた頭部は、前に書いたようにサーボを使ったパン・チルト雲台に載っています。
この雲台は実にしっかりしています。この写真は雲台の取付け部分です。

Dscn0777

サーボが取付けられているのが、雲台を支えるベース部分で、これを6本のビスでロボットに固定します。雲台のパン軸はサーボに引き物のシャフトで連結されていますが、主に全体の荷重をうけているのは、サーボではなく、ベースに埋め込まれたベアリングとスラストワッシャです。このため、パン軸のぐらつきは全くと言っていいほどありませんし、動きもスムーズです。また、パン軸のイモネジを緩めると、雲台を手で回すことが出来るので、完成後の原点出しも簡単です。

同じくチルト部分の拡大写真です。

Dscn0778

両持ちのサーボブラケットを構成していますが、サーボ側には大型の分厚いホーン(オレンジ色の部品)を使用して剛性をあげ、反対側は6Φくらいのシャフトを通してベアリングでうけています。


サーボはハイテックのモノでないとダメのようです。カメラの重さが1ポンド(約450g)までなら推奨品はHS-645MG、HS-475HBですが、iRoverには、手持ちの関係で、デジタルのHS-5645MGを使いました。カメラ部分の重さは200g程度なので、かなりオーバースペックだと思います。


この写真が頭部のiPhoneとセンサです。iPhoneは望遠レンズキットの三脚取付けアダプタで雲台に固定しています。

Dscn0829

iPhoneの前にある3つの部品は、左から、レーザーポインタ、ソナー、LEDサーチライトです。
これらについては後ほど書きます。

シェーキーも夏休み

ロボット作ろう:シェーキー製作記

シェーキーの近況です。

SH-Tiny用のシンプルなクライアントソフトを試作、ネットタンサーのネットワークユニットを使って、PCとの通信テストを行いました。

これからは、本体を仮組して、一通りの形にする工程になるのですが、ここでしばらくお休みです。

と、いうのもベースの塗装がどうしても気に入らないからです。
この写真を見れば一目瞭然ですね。(クリックで拡大します)

Dscn0737

シルバーなので木目がとても目立ちます。もともと合板だからやむを得ないとはいえ、メタリックな感じはしないですね。
この間DVDで見た「妖星ゴラス」に登場するロケットのコンソールも、高解像度テレビでじっくり見ると、木目がハッキリわかって、ちょっとがっかりします。それ並みのがっかり感です。
このぐらい我慢しようと思っていたのですが、この間テレビで「鉛筆はつやを出すために8回塗装する」という豆知識を仕入れてしまい、うーむと考え込みました。ベースは4回くらいしか重ね塗りしていません。まだ、やりようはあるはずです。

シェーキーは「模型」ですから、外観は大事です。納得できないならやり直すべきではないでしょうか。

と言うことで、塗り直します。

ただ、シルバーを塗り直すのには、湿度の高い夏場は不向きです。ということで、秋口まで、シェーキー製作をお休みにしたいと思います。

2010年7月15日 (木)

iRoverロールアウト間近です

リモートブレインの夏休み:iPhoneロボ

ロボットボディの基本的な構造はこのようになります。

Dscn0780

ブリザードのシャーシの上にアルミ版のデッキを載せて、これに雲台を取付け、さらにマイコンなどをおさめるアビオニクスボックスを載せました。バッテリーはシャーシ内部に搭載します。この写真ではキャタピラを外してあります。

作業はほとんどがアルミ版の穴あけです。昔懐かしい真空管セットのシャーシ加工と同じですね。子供の頃はハンドドリルなので、足でシャーシを押えながらやったものです。正確にあけるのは結構大変でした。今は、安物とはいえ、小型電動ドリルがあるのでとても楽です。

雲台の埋め込みに角穴が必要だったので、ハンドニブラを買いました。昔と同じ形ですが、パッケージに「ロボット工作・パソコンケースのファン取付け穴の加工に」とあるのは時代ですね。真空管時代には、もっぱら電源トランスの穴あけでしたが。
余談ですが、現在でもアキバのガード下のトランス屋では、並四用やスーパー用の電源トランスを、新品で買うことが出来ます。意外でしょ?


これがロールアウト間近のロボットです。iRoverと名付けました。艤装7割といった状態です。

Dscn0800  Dscn0801


NASAで開発した惑星探査ロボット、という雰囲気にしたつもりです。デッキやアビオニクスボックスはカッティングシートで白に仕上げました。NASAのマシンらしくしたいのと、真夏の直射日光から回路を守りたいためです。

カッティングシートの水張りはすごーく久しぶりだったので、カンを取り戻すのにちょっと手こずりましたが、まあなんとかなりました。

各部の説明は後ほど。

2010年7月12日 (月)

雲台とモータードライバは舶来品!

リモートブレインの夏休み:iPhoneロボ

雲台はラジコン用サーボモータでパン・チルトできるものを探します。
なかなか適当なものが見つからず、本物の電動雲台のジャンク品(すごく重いですが)を入手して使おうかと思っていたところ、海外のロボット通販サイトでいいものが見つかりました。これです。

この雲台は、ハイテックのサーボと組み合わせて使う仕様です。ABSの板をレーザーカットした部品や、引き物のシャフトなんかがセットになっています。「最もしっかりした雲台である」と説明にあるように、ハイテックのデジタルサーボと組み合わせると、かなりがっちりと組み上がります。

Dscn0776

この雲台は、三脚と同じように、止めネジでカメラを固定できます。これにiPhoneを固定するにはこれを使いました。望遠撮影セットですが、付属のiPhoneホルダーの底には、カメラ止めのメスネジがあるので、雲台に簡単にセットできます。

ラジコンで動かしてみましたが、実にしっかりしています。手作りで(特にまともな工具が無い時は)同様のモノを作るのはちょっと難しいでしょう。


同様にモータードライバも同じショップで買いました。これです。サーボと同じ信号で、中型(5Aクラス)のモーターを2個コントロールできます。これはラジコン専用ですが、同じ値段でシリアル制御などにも対応したこれもあります。しかし、設定が面倒そうなので、シンプルなラジコンオンリーのものにしました。

この2点で、送料は70$ほどでした。なにせカナダのショップなので、ちょっと高めです。円高の今がチャンスですね。
ドライバの方は国内でもここで通販できるようです。値段は倍くらいですが、海外からの送料を考えると妥当かな。

2010年7月 9日 (金)

ロボットボディの仕様を考える

リモートブレインの夏休み:iPhoneロボ

今回は、ラジコンサーボを使用したロボットを想定しているので、本筋ならcoronですが…… 

coronはサーボを16chドライブできるので、アウトプットはいいんですが、ADの入力が6chのみなので、インプットがちょっと貧弱です。センサの追加の時に少しばかり苦労するかもしれません。

今回の試作機は、iPhoneをラジコンサーボを利用したパン・チルト雲台に取付け、この古いラジコン雪上車を改造したシャーシに載せる予定です。

Dscn0761

これは京商の「ブリザード」です。最近販売されているのは、エンジンやモーターはひとつだけで、トランスミッションで左右のキャタピラをコントロールするタイプですが、これは十数年まえの製品で、左右1個ずつのモーターで駆動するタイプです。こっちの方が制御し易いですね。

これもヤフオクで、ジャンクということで4k円ほどで入手、ナントカ使えそうなので、オーバーホールして再利用しましょう。いっしょにプロポも手に入ったのでラッキーでした。サーボを使ったメカをテストするには、プロポがあった方が楽です。

ブリザードの動力モーターは、出来合いのラジコン対応モータードライバでコントロールする予定です。

2010年7月 7日 (水)

実証試験の中身を決める

リモートブレインの夏休み:iPhoneロボ

いろいろありましたが、いちおう要素ごとの確認が出来ましたので、実証試験のシステムを決めることにします。リモートブレインというよりはテレオペレーションといったほうが正確でしょう。なにはともあれ、インターネット経由の遠隔操作でロボットを動かしてみます。

この図がシステム図です。

Iphone_2

ロボット本体は、iPhoneを搭載したタンクのようなものを想定しています。「ちょこっとCoron」で実験したジャイロセンサを応用して、キャタピラが滑るような不整地でも、直進補正や指定角度の旋回を実現します。また、セミスケールモデルを製作している「ロボット作ろう」ではないので、なるべく有りものを組み合わせた構造にします。早くしないと夏休みに間に合いませんからね。

iPhoneはツィッターからの命令を受け、移動やカメラの方向を、画面の点滅でボディに送ります。ボディからiPhoneへの情報ルートはありません。発行した命令が終了したかどうかは、時間や振動の具合で判断するつもりです。

iPhoneのカメラで撮影した静止画は、専用のHPに転送され、ブラウザで見ることが出来ます。ツィッターを使わずに、命令をこのHPから送ることも出来ますが、ソーシャルサービスに対応するのが最近の流行りですので、いずれ、このHPはお役御免にしたいと思います。(できるかな)

2010年7月 1日 (木)

近接センサで大失敗

リモートブレインの夏休み:iPhoneロボ

前回の投稿で、ひとわたりiPhoneからのデータの上り下りができそうなので、早速テストしてみました。ところが、LEDをセンサのあたりで点滅させてみましたが、全く反応なしです。

いろいろ試してみたところ、どうも早とちりがあったようです。

「近接センサ」と「環境光センサ」は物理的に同じもので、明るさの変化から、なにかが近づいてきたのを判別している、と、何となく理解していましたが、これが大間違い。
「近接センサ」はPSDのように、赤外線の反射を利用して物体を感知しているようです。

真っ暗な場所でも画面は点灯するし、その状態で耳に近づければ、ちゃんと画面が消えるので、明るさでみていないのは、ちょっと考えればわかりそうなもんですねえ。

可動部分なしに、近接センサを反応させるのはちょっと難しそう。結局メカでなにかを近づけなければだめそうです。

残念。やり直しです。

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