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花岡ちゃんのウィークエンド

週末で完結、簡単ロボティックプロジェクト

2016年8月 7日 (日)

タミヤのギアボックスで連続回転サーボを作る

久しぶりのウィークエンドです。今回は、サーボ信号でスピードをコントロールできる連続回転サーボを、タミヤの工作用ギアボックスを利用して作ります。

連続回転サーボはサーボ信号でモーターのパワーをコントロールするもので、ラジコンカーのアンプと同じものです。以前は入手しにくかったので、普通のサーボを改造する方法を投稿しましたが、最近のメイカームーブメントのせいか、GWSのS35などが国内でも入手できるようになり、わざわざ改造しなくとも良くなりました。こういったサーボはArduinoのサーボシールドとかで回せるので、走行するロボットやワイヤを巻き取るウインチなんかを簡単に作ることができます。

サーボーモーターのギアボックスをそのまま使っているので、トルクは十分なのですが、反面、回転速度が遅く、スピードの点ではものたりません。下の動画は以前実験したものですが、70mmくらいの車輪でだいたいこんなものです。(このロボットの正体は2011/4からのバックナンバーにあるので興味がある方は見てください)

今回の工作では、サーボの基板とタミヤの4速ギアボックスを使ってもっと早い連続回転サーボを作ってみます。

工作は簡単です。まずサーボを分解して基板を取り出します。使ったのはGWSのS03Nですが、一般のサーボならなんでも構いません。底の4本のビスを外すとバラバラになります。基板からモーターに行っているリード線は、後で継ぎ足すので、適当なところで切ってしまえばOKです。基板はこんなものでした。単体での写真を撮るのを忘れてしまったので、試作機に組み込んだ状態です。

Dscn3451_2

ギアの減速比を変えると出力軸の回転方向が変わるので、モーターリードは写真のようにピンソケットで差し替えられるようにしました。この基板の場合は、赤と白がモーターで、黒はモーターボディへのアースです。モーターノイズ抑圧のためだと思いますが、あまり効果がなかったので今回は使っていません。

ただし!ギアボックス付属のモーターは使えません。そのままではサーボの電圧が高いのでモーターが過熱してしまいます。この投稿にあるモーターに取り替える必要があります。また、元々のマイクロモーターに比べて電気ノイズが多いので、下の写真のように端子間に0.1uFくらいのコンデンサー(セラミックコンデンサがベスト)を入れるのと、どちらかの端子をモーターボディに接続する必要があります。これをしないと他のサーボがガタガタしたり、ひどい時にはマイコンがリセットしたりすることがあります。

Dscn3453

最終的に接続したのがこの写真です。基板の真ん中にあるのがポテンショメーターの軸です。サーボにニュートラルの信号を送ってモーター停止するよう調整します。結構シビアです。調整したら軸が回らないよう合成ゴム系の接着剤で固定します。このサーボは4.8Vで使うのが良いでしょう。ニッケル水素かエネループ4本がおすすめです。

Dscn3452

今回テストした実験用ロボット(高速色認識カメラとサブサンプションを使って生物的な動きの実験中です。いずれ紹介したいと思っています)にこんな風に組み込みました。車輪はタミヤのナロータイヤです。

Dscn3456

ロボットの重量は850g、114.7:1のギア比だとこのくらいのスピードです。早いですがボールのスピードには追いついていません。

ギア比を38.2:1にかえるとスピードはだいぶ早くなります。ボールに追いつけそうですが、トルクが小さくなるので、低速での俊敏な制御には向きません。そもそも130モータークラスでは力不足です。

ともあれ、サーボの基板で普通のモーターも制御できるのは実証できたと思います。いずれ他のモーターでも試してみたいと思っています。

2016年4月30日 (土)

Arduinoで動かすアームロボットBraccio

久しぶりの「ウィークエンド」です。今回は入門者向けのアームロボットキットを組み立てます。Arduino.orgで開発したBraccioという6軸ロボットです。

購入はいつものスイッチサイエンスです。こちらのページです。Arduino同様、かなりオシャレなパッケージングです。

Dscn3418  Dscn3420

組み立てはラジコンカー程度ですから、あまりキット慣れしてない人でも大丈夫だと思います。とはいえ幾つか注意すべきことがあります。ほとんどの部分を止めるタッピングビスが短いので、あまり力を入れるとポストを舐めて効かなくなる恐れがあります。マニュアルにも「あまり力を入れて締めるな」とあるくらいです。精密ドライバーのような柄の細いものを使えば、力が入らず安心して作業できます。

もう一つ、写真を撮りそこないましたが、ベース部分にアーム全体にテンションをかける引きバネが入っています。これを2mmのタッピングで取り付けるようになっているのですが、引きバネのあなが大きいので、タッピングの頭に引っかからないため、外れやすくなっています。引きバネのあなをラジオペンチで少しつぶして、タッピングの頭から外れないようにしておきます。これが外れてしまうと、アームが持ち上がりにくくなってしまいます。

Dscn3425

動作にはArduinoが必要です。僕は手持ちのUNOを使いました。テストするときに迷ったのはライブラリをどこからダウンロードするかです。だいぶ探しましたが見つかりません。どうもIDEに組み込まれているようで、最新版をインストールしたらexampleでBraccioのサンプルやライブラリが入ってました。動作の様子です。

ラジコンサーボを使ったものとしては、バランスよくできていると思います。ただ、PWMサーボなので、電源投入時に全体がいきなり動くのでびっくりします。立ち上げサイクルを工夫しないといけないようです。

役に立つかどうかはともかく、Hanabot2に乗っけるとこんな感じになります。なんかいい感じです。

Dscn3427

2015年12月24日 (木)

RedBearLab WiFi Microを試してみよう(おしまい)

今回はプログラムをしてみます。

arduinoライクな環境で、サンプルスケッチも同様です。まずはarduinoにならってLED点滅のサンプルコードを試してみました。基板裏のLEDがチカチカして、これはOKです。

これでは面白くないので、スケッチ例→WiFi→ScanNetworksを試してみます。

Scanwifi

このスケッチは受信したWiFiの情報をシリアルモニタに表示します。

色々と実験してみると、WEPキーのアクセスポイントには接続できないことがわかりました。WEPキーのサンプルスケッチはあるのですが、ウチの環境ではどうもうまくつながりませんでした。ネットタンサー時代のWiFiルーターですがそろそろ潮時かもしれません。

それからMQTTクライアントを試そうとしたら、認証付きのサンプルスケッチが見当たりません。ここのページを読んでサンプルをダウンロードする必要がありました。

myThingsで何か作ってみようかと思っていますが、それはまた別の機会に。

2015年12月12日 (土)

RedBearLab WiFi Microを試してみよう(その3)

またまた続きです。

今回はAruduinoライクな開発環境Energiaをインストールします。Windows,Mac,Lunux対応版が用意されてます。僕はもちろんMac用をインストールしました。
このページがダウンロードとセットアップとのリンクです。
ダウンロードの手順は下記になります。

1:前出ページの最初の方から必要なデストリビューションをダウンロードする。まだインストールしない
2:ページの">>Installation<<"から該当するOSのリンクに移動
3:インストールするのはCC3200 LaunchPadなので、まずドライバをインストールし再起動
4:先ほどダウンロードしたenergiaをインストール

ここで一通りはインストールできましたが、まだやることがあります。
前にGitHubからダウンロードしたフォルダから、必要なファイルをenergiaのフォルダに追加する必要があります。
ダウンロードしたファイルRBL_CC3200-masterの中の
RBL_CC3200-master->Energia->hardware
の中にあるフォルダの中身を、インストールしたEnergia->hardwareフォルダの中身に追加します。重要なのは「追加する」ことです。差分しか入ってないので、フォルダを置き換えてしまうとダメです。

Macの場合は、アプリケーションでEnergiaのアイコンをCtrl+クリックし「パッケージの内容を表示」し
Contents->Resources->java->hardware
の中身に追加します。

このように基板をセットして、MX20のLEDが点灯すればOKです。点灯しない場合は、前回のMX20のアップデートか、ドライバのインストールに失敗している可能性があります。

Dscn3067

これでCC3200も通電しているはずなので、このPDFの最初にあるWiFiテストをやってみると良いでしょう。(このデモは別のプログラムを書き込むと消えてしまいます。)

WiFi-Webサーバとして機能しているCC3200にブラウザからアクセスして基板上のLEDをコントロールします。テストのあらましは下記です。

1:パソコンなどでRedBearLab CC3200というセキュリティなしのWiFiに接続
2:ブラウザを開いて192.168.1.1に接続(結構時間がかかるときがあります)
3:ブラウザで開いた画面のON,OFFボタンをクリックするとWiFi Micro基板裏のLEDが点滅する

続きます。

2015年12月 8日 (火)

RedBearLab WiFi Microを試してみよう(その2)

前回の続きです。

まずはWiFi Microの基板に付属の横型ピンヘッダをこのようにハンダ付けします。

Dscn3069

これをMX20に接続した様子はこれです。

Dscn3067

基板の方向や挿す場所を間違わないように気をつける必要があります。

Macの場合、さらにMX20に使っているUSBシリアル変換チップ用のドライバを手動でインストールする必要があります。このサイトに従ってドライバをインストールします。僕のMacOSは10.9.5でしたので問題なくインストールできました。設定によってはサイトのUnidentified Developer Error以降にある操作をしないとインストールできないようです。僕はシステム環境設定の「セキュリティとプライバシー」で全てのアプリケーションを実行できるようにしているので、なにも問題ありませんでした。

次回はEnergiaをインストールしてテストします。

2015年12月 7日 (月)

RedBearLab WiFi Microを試してみよう(その1)

久しぶりの投稿です。

最近なにかと話題になる、高機能マイコン内蔵のWiFiモジュールを試してみます。超小型でアルディーノ風の開発環境が使える、TIのCC3200を使ったRedBearLab WiFi Microです。
おなじみスイッチサイエンスで開発キットを購入しました。

詳しい性能は前出のリンクを見てもらうとして、早速パッケージをあけてみました。

Brog_img_2421

基板が2枚とピンヘッダがひとそろい出てきました。組み立ての必要があるようですが、どうもどこにも情報がありません。
色々探して見つけたのが、このページと、このPDFです。これにそってセットアップ手順をまとめました。

まず書き込み器MK20には7ピンのピンソケットをこのようにハンダ付けします。

Dscn3070

ここで、MK20のファームウェアを変更します。ファームウェアはGitHubから入手しますが、他のファイルも必要になるので、このディレクトリを丸ごと落としておいた方がよいです。手順はこうなります。

1:MK20のUSBプラグの脇にあるボタンを押しながらパソコンに挿す。基板上のLEDがゆっくり点滅する。
2:BOOTLOADERというボリュームとして認識されるのでダブルクリックで開く
3:GitHubからダウンロードしたディレクトリのMK20フォルダにあるWiFi-Micro_MK20.binをBOOTLOADERにドラッグしてコピーする。
4:BOOTLOADERが自動的に閉じる。基板上のLEDが早く点滅する。
5:MK20を抜き取る。

気をつけるのは、確認のつもりで再度ボタンを押しながらMK20を挿しても、WiFi-Micro_MK20.binが見えないということです。変更前と全く同じ内容です。USBメモリのようなものではないようです。これがわからなくて、書き込まれてないのではと色々調べて、ずいぶん時間を無駄にしました。
それからもうひとつ。Macだとドラッグではうまくいかないようです。ちゃんとやってるはずのなのに、書き込みできません。ターミナルからcpコマンドなら良いという情報もありましたが、確認していません。今回はubuntuでやりました。

次回に続きます。

2015年9月 5日 (土)

格安WiFiモジュールESP-WROOM-02を試してみる(その2)

花岡ちゃんのウィークエンド:

まず最初にお断りしておきたいのは、僕がテストに使ったモジュールは秋月で買ったものではないということです。マイクロテクニカのこのサイトのものをアマゾンで購入しました。ですから秋月扱いのモノの初期ファームがこれと同じかどうかはわかりません。もしかしたら違うのかもしれません。なぜなら、モジュールを設定するためのATコマンドの解説が、秋月の販売ページにあるリンクにないからです。したがってこれから説明するのは、マイクロテクニカから購入したものについてということを、忘れないでください。

ということで、まずは外観をXBee WiFiと比べてみました。

Dscn3062

5mm方眼です。XBee WiFiと比べて相当小さいのがわかると思います。おまけにデータシートを見る限り、消費電力も75mA程度(XBee WiFiは最大260mA)と小さく、XBee WiFiのようにピーク電流の対策も必要ないようです。

設定はシリアルポートからATコマンドで行うようで、XBeeのような設定ソフトはありません。毎回ソフトで設定する他、デフォルトとして設定する琴も出来るようです。ATコマンドのマニュアルはこれです。

最初は「soft AP」モードに設定してあります。これはアクセスポイントとして働くので、下記のような使い方が出来ます。モジュールにLiPo電池でも繋いでおくだけで、超小型のAPが出来上がります。外部でデモするときなんかは便利でしょう。(元ネタはこちら

Rbmodulever

とりあえず動作を確認するには、このモードで行うのがよいでしょう。

XBee WiFiでは電源をつなぐダケで動作しましたが、ESPはいくつかのピンを電源やGNDに接続しなくてはなりません。下記のように接続します。

IO0,IO2,EN → 3V3

IO15 → GNDのどれか(GNDはいくつかありますが、全て内部で接続されてます。)

電源は3V3に3.3V、GNDのどれかを0V(電源のGND)につなげばOK。これでSoft APとして動作しています。パソコンかスマホでWiFiをチェックすると、ESP_9CE6D9(_以降はデバイスごとに変わるのかもしれません)というセキュリティなしのアクセスポイントが出来ていて、接続できました。問題なく動作しているようです。

Dscn3066

実験は、以前から使用している自作品の電源内蔵RS232Cレベルコンバータを使い、ESPのパッドに直接ハンダ付けして配線しました。2mmピッチなので、これくらいならハンダ付けできます。

次回はATコマンドをチェックします。(続く)

2015年8月30日 (日)

格安WiFiモジュールESP-WROOM-02を試してみる(その1)

花岡ちゃんのウィークエンド:

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最近、秋月などで手に入る格安WiFiモジュールをESP-WROOM-02を試してみました。シリアルポートからWiFi経由で他のコンピュータなどと通信出来るというもので、有名なXBee WiFiと同じように思われます。一方お値段は、ESPが550円、XBeeが3500円と6倍以上差があります。これは試してみる価値があるでしょう。

結論から言うと、ESPは簡単にはXbeeの置き換えになりません。XBeeはTCPのパイプとしてしか機能しないに対し、ESPは内部にサーバ、クライアントソフトを内蔵し、それ経由で外部とアクセスするカタチになっているからです。

これは簡単に言うと、XBee WiFiを使うと、接続したマイコンからシリアル通信でwifiを用いたsocket通信を行えるのに対し、ESPは外部のクライアントまたはサーバに接続する必要があるということです。ESPのシリアルポートに接続したマイコンからはESP内部のクライアントまたはサーバプログラムにコマンドを送り、間接的にデータをやり取りします。

ちょっとややこしいですが、これは大きな違いです。いままで僕が試してきたように、マイコンをWiFiに繋いでパソコンなどとやり取りする、例えばroombaのリモコン操作などは、シリアル通信をwifiのソケットに置き換えるだけの、XBee WiFiが楽だと思います。

一方ESPでは、単純なデータ転送は少しやっかいそうですが、TCPクライアントとして外部のHTTPサーバに接続することで、HTTPプロトコルなどでのデータ転送が簡単に出来そうです。まだ確認はしていませんが。だとすると、以前試したIoTデバイスのようなものが簡単に構築できるかもしれません。

これからその辺を見ていきたいと思います。(続く)

2015年7月 4日 (土)

ついに出た!日本語のROS入門書

とうとう待望の日本語のROS入門書が出ました。「ROSではじめるロボットプログラミング」です。

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簡潔にまとめられた本文は、僕のようなROSの落ちこぼれには、とても良く理解できます。そのぶん、この本で初めてROSに入門する人には、ちょっと舌足らずかもしれません。僕のブログで一回落ちこぼれておいた方が、理解しやすいのではないかと思います。

内容はシミュレータを使ったもので、実機がなくとも大丈夫。ROSのうまみでもある分散処理や、やってみたいけどちょっと面倒そうなPR2ロボットのシミュレータと、かなり興味ある内容満載です。

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本当にお勧めできる本です。僕も新たなファイトがわいてきました。またROSを始めましょうか。

2014年12月13日 (土)

Roomba create 2が欲しくなる

iRobotでは以前createという移動ロボットプラットフォームを販売していました。ROS入門に使われるturtlebotはもともとこれを使用していたのです。最近createの後継機にあたるcreate2が発売されたようです。こんな感じです。

Createoverview

見た目はroombaと変わりないですが、掃除機能はありません。また化粧パネルにコネクタの位置や、turtlebotを作る際のステムの穴位置などがプリントされ、改造しやすいようになっています。現地価格は約200USDとリーズナブルですね。すでにroombaを使っているのに欲しくなってしまいました。

こちらが本家のサイト。こちらはGIGAZINEの紹介記事です。コンテンポラリーなマイコンボードの使用も考えられているみたいですし、ダストボックス内がメカの収納スペースに使えるようになっていて、ちょっと興味ありますね。もっとも、ブツとしてはroomba500シリーズと一緒だから、中古を買って改造すれば、同じようなものが手に入りますが。

より以前の記事一覧