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2022年6月27日 (月)

グレイ・ウォルターの真空管式電子カメを作ってみる

グレイ・ウォルターのMachina Speculatrixを当時の回路に近い形で作ってみました。「電子カメ」とも言われるごく初期の、そしてエポックメイキングな自律ロボットです。

以前の投稿でMachina Speculatrixについては簡単に説明しています。この投稿の最初の部分です。

僕は、中学生の時に子供向け科学書で「電子カメ」を知り、ぜひ作ってみたいと思いました。やがて高校生の時に、動作や回路の解説が掲載されてるCybernetic Machinesという洋書を丸善で見つけ、ずいぶん高かった(4K円くらい)けど思い切って購入、その情報をもとに、cdsとトランジスタでレプリカを作りました。

それは食パンケースをボディにし、マブチモーターを動力源にしたもので、一応動作しました。当時は3畳間の下宿暮らし、動かす場所も限られてたので、スポーツバッグに潜ませて学校に早出し、他の生徒が来る前に教室でテストしたりしました(笑)

それから40余年、光電管が手に入ったのを機に、オリジナルに近い電子カメの製作に着手しました。2018年の夏のことです。

中身を解説するとなると、長編投稿になってしまうので、今回は簡単に紹介するにとどめます。まずは外観。ボディは百均セリアのミニ米櫃。3枚目の写真はオリジナルの中身です。よく似ているでしょう。オリジナルよりはだいぶ小さいと思います。

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光電管カバーを外したところ。測定器などに使われた真空光電管PV13。2本の電池管は3Q4です。

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車体裏の駆動機構と電源。B電池として23Aが4本、A電池と動力、光電管用は6Vのシールドバッテリ。

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動画です。窓際が明るいのでそちらへ向かって進行します。後部で点滅している電球は、二つあるリレーのインジケータです。障害物に当たった時に交互に点滅するのは、2本の真空管をマルチバイブレータとして動作させ、旋回と駆動を交互に行って脱出行動としているからです。

 

カットアンドトライで動くようになった回路。残念ながら、この回路に必要なコイル抵抗10Kくらいの高感度リレーが入手できず、FETと通常の6Vリレーを組み合わせて使ってます。この点が心残り。いずれリレーを探して完全版にしたいと考えてます。

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これまでの投稿にあるように、小中学生の頃真空管セットは作りましたが、よく理解していたわけではないので、あらためてやってみると動作点とかの感どころが掴めません。この回路も色々とツッコミどころがあります。いずれ別の投稿で詳しく説明したいと考えてます。

2022年6月14日 (火)

【昔語り11】電池で使える真空管

1970年代に入ったばかりの頃、気になる製作記事に出会いました。泉弘志さんの「図解エレクトロニクス製作集」に掲載なったものです。

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真空管の特性を活かした静電気メーターです。興味を持ったのは、真空管式なのに電池で動作しているところです。真空管は電灯線、と、いう固定概念をもっていたので、この電池で動くサブミニ管なるものを是非手に入れてみたい、と思いました。とはいえ、記事にもあるように電池管はその当時でも「昔なつかしい」もので、簡単に手に入りそうになく、また、他にサブミニ管を使った製作記事もなかったので、熱はすぐに冷めてしまいました。

再び電池管に出会ったのは十数年後の1980年代中頃のことです。当時住んでいた国分寺の骨董店で古い真空管ポータブルラジオを衝動買いしてしまいました。

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このセットの電池管はサブミニ管ではなく普通のMT管で、AC-DCの2ウェイで電池駆動も可能なタイプでした。ACで良く鳴りますが、やはり、電池でも鳴らしてみたいわけです。ヒーター用A電池は単一なので問題ないとしても、問題はB電池、BL-145という67.5Vの積層電池が必要、聞いたこともない型番です。とりあえず、ダメ元でアキバで探してみることにしました。

当時、ラジオ会館の向かいからガード下に入る路地の入り口付近に、充電池などの特殊な電池を扱っている店がありました。シーズンになると、クリスマス電球をずらりと並べるような何でも屋で、残念ながら店名は覚えていません。そこをのぞいてみると、なんと、さまざまなB電池が普通に置いてあるではありませんか。お目当てのBL-145は2000円くらいだったかな、結構いい値段でしたが即購入しました。

念願の電池動作というわけですが、鳴らしてみれば普通のラジオで(当たり前ですが)とくに感慨もなく、それ以降、B電池を買うこともありませんでした。

それからさらに40年、再び電池管がマイブームになるのですが、それはまた別の投稿で。

2022年5月 8日 (日)

昔の深夜放送をラジオで聴くには

「深夜放送」という言葉は、単なる「夜中のラジオ番組」ではなく、「深夜の若者向け生放送番組」を意味しています。もう死語なんだろうなと思ってましたが、まだ「オールナイトニッポン」は放送中で、まだまだ現役の言葉のようです。もっとも最近はヤングだけのものではなく「ラジオ深夜便」のおかげでシニア層の愛好家も多いようですが。

1960年代、娯楽のチャンピオンの座をテレビに奪われた感のあるラジオですが、トランジスタの普及で価格が下がったこともあり、一人に一台のパーソナルメディアとして定着しつつありました。それを加速したのが、60年代末から始まった「深夜放送」のブームでした。当時、中高生(少なくとも高校生)は夕食後、机に向かって勉強するのが普通で(今も?)、勉強中「ながら聴取」するのが深夜放送だったのです。1970年代には各局が看板番組を持ち、パーソナリティの人気はスター並みという黄金時代を迎えました。

僕は1970年に中学入学、1980年に大学卒業なので、まさに深夜放送とともに青春を送った世代と言えるでしょう。本格的に聴き始めたのは高校受験を控えた1972年だったと思います。最初のうちは愛川欽也さんのパックインミュージック、その後ナッチャコパック一本槍に。「ながら聴取」とは名ばかりで、放送中は勉強そっちのけで聴き入っていました。当時は金曜1〜3時で、流石に全部聴くと翌日眠くて大変でした。本当になにやってんだかですね。

そういう世代向けに、近年、当時の放送そのままのCD商品が発売されています。生放送ですから局にテープなどあるはずもなく、熱心なファンが録音したテープからマスタリングしたものです。下の写真は「ナッチャコパック」の1972〜74年くらいの放送からピックアップしたCDです。夢中になってた時期とピタリ重なるので、僕のために商品化してくれたのではないかと思えるほどです。

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これをオーディオセットで聴いてみたのですが、ちょっと違和感が。もともとラジオの音声を録音したものではあるのですが、マスタリングの処理か、あるいはオーディオセットの性能が良すぎるのか、ともかくラジオで聴いてる気分になれません。ならば、本当にラジオから音が出るようにしてしまえば、あの頃の気分に浸れるのではないかということで、試作を始めました。

CDプレーヤーやスマホのヘッドホン出力を、AMラジオに飛ばすワイヤレスマイクを作ればいいわけです。最初の試作機はトランジスタ2石、トランス変調で高音質を狙ったロッドアンテナ付きのセットでした。送信機は部屋の隅にでも設置し、作業机のラジオで放送を聴こうというわけです。作ってみると、電波法の範囲では、キレイに受信できる距離が1mくらいまでで、結局、作業机の上に送信機も置かなければなりませんでした。セットが大きいので結構邪魔です。

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そこで、送信機のごく近くにラジオを置くスタイルのセットを作ってみました。この動画のように使います。

100均で購入した写真立ての裏側に1石の送信機を貼り付けたものです。CDプレーヤーなどを接続し、ラジオをごく近くに置いて使います。これなら机に置いても邪魔になりません。動画ではスマホを繋いでyoutubeにあるナッチャコパックの録音を放送しています。

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本機の回路図です。泉弘志さんの「1石ワイヤレスマイク」の回路をヘッドホンから入力できるよう変更しました。

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こちらが泉弘志さんオリジナルの回路です。

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オリジナルの発振コイルはオールドファンにはお馴染みのNo.88コイルですが、現在は入手できません。代用品としてスーパー用の局発コイルを使いました。インダクタンスがほぼ同じなのでそのまま使えます。まだマルツオンラインKURAネットショップなどで購入可能です。ただし、取り付け時に足を曲げると断線しやすいので、曲げずに使ったほうがいいでしょう。また、この回路ではタップは使ってないので1、3ピンは反対に接続しても大丈夫です。

トランジスタはオリジナルどおりシルクハット型の2SC372ですが、これはレトロ趣味で使っているだけで、お馴染みの2SC1815で代用できます。これもデスコンですが、今でも秋月電子などで互換品が入手できます。2SC372もヤフオクにはよく出ています。

入力ボリュームはAカーブのもの。変調レベルがシビアなのでBカーブだと調整が大変です。手持ちに50KAがたくさんあったのでこれを使いました。他の値でも大丈夫だと思います。手持ちを試してみてください。CDプレーヤーやスマホの音量は大きめにして、本機のボリュームで音が歪まないよう調整します。

電源は100均のアルカリ006Pです。電流は無信号時に3mAくらいなので100時間以上使える計算です。

平ラグに回路を組み、写真立ての裏にホットメルトで固定しました。緑のワイヤはアンテナ線です。周波数は低く、電気的に干渉する部品もないので、部品配置は比較的自由です。普通にユニバーサル基板でも問題ないでしょう。

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発振コイルのコアをドライバで回すことで周波数の調整ができます。試作機では調整範囲が1100-1400KHzでした。当地では1500KHzくらいにローカル局があるのでこの辺にしています。周波数はコイルとC4,C5の容量で決まるので、150PFを100PFにすれば周波数を上にずらせます。在京民放局が入るエリアではもう少し上の方がいいでしょう。

夜中にこのセットでぼーっとラジオを聴いていると、70年代にタイムスリップしたような不思議な気分になることがあります。大袈裟に言えば、一種のバーチャルリアリティの装置ということもできるのではないかと思います(笑)

2022年5月 1日 (日)

レーザー距離センサVL53L0Xを複数使うには

花岡ちゃんのウィークエンド:

以前の投稿で、PIC24FでのVL53L0Xの使い方について説明しました。この時はI2CバスにVL53L0X一つだけを接続する使い方でしたが、今回は一つのI2Cバスに複数のVL53L0Xを接続する方法を解説します。以前の投稿のプログラムをベースにしてますので、こちらから始まる一連の投稿に目を通してから読んでください。

VL53L0XはI2C接続されるのでデフォルトのアドレスは0x29(7bit)となっています。このデバイスにはEEPメモリのようなアドレスを変更するピンはないので、起動時には全て0x29となってしまいます。その代わり、アドレスを変更するコマンドがあり、これで任意のアドレスを割り当てられるようになっています。ただし、割り当てたアドレスは電源を切ると初期値(0x29)に戻ってしまうので、起動時に毎回設定してやる必要があります。

接続はこの回路図のようにします。A,B二つのVL53L0Xを一つのI2Cバスに接続し、各デバイスのXSHUTピンをそれぞれマイコンのGPIOに接続します。

ダウンロード - hanaoka_vl53l0x_multi.pdf

XSHUTはリセットと同様に働く入力ピンで、これをLにするとVL53L0Xはデゼーブルになり、I2Cにも反応しなくなります。これを利用し、一つのVL53L0Xだけを有効にし、アドレスを設定していきます。

2個のVL53L0Xを使用する場合のプロジェクトを公開します。以前公開したものをベースにマルチ化したものですが、コンテニュアスモードだけがマルチに対応しています。シングルモードでは使えません。この点、注意してください。(作業を簡素化したためです。もちろんシングルモードでも複数のセンサを扱うことができます。)

ダウンロード - pic24f_vl53l0x_multi.x.zip

669行からがA,B二つのセンサに0x2A,0x2Bのアドレスを割り付け、コンテニュアスモードで初期化する部分です。測定値の読み出しかたは、690行あたりを見てください。VL53L0XのAPI(readRangeContinuousMillimeters()など)の実行前に、それぞれに割り当てたアドレスの指定が追加されています。

このようにA,Bセンサの値を読み出せます。

アドレスの割り当ては、次のような手順で行なっています。

1・全てのXSHUTをLにしてデゼーブルに

2・最初の一つのXSHUTをH、デフォルトアドレス(0x29)でアドレス変更APIを実行

3・次のXSHUTをH、デフォルトアドレス(0x29)でアドレス変更APIを実行

このように一つずつVL53L0Xをイネーブルにしてアドレスを変更する作業を、全てのVL53L0Xについて行えばよいわけです。

 

 

 

2022年4月28日 (木)

【昔語り10】電子工作の「伝道師」泉弘志さんのこと

アキバ昔語り:

1960年代中頃、当時小学生だった僕は「子供の科学」を毎月買ってもらってました。月1回、父親が仕事帰りに買ってきてくれるのが待ち遠しかったのを覚えています。読み始めたのは小学3年生の時、思えば、これがラジオ工作との出会いでした。

製作記事の中で特に気に入ったのが、軽妙な文体とわかりやすいイラストの1〜2石程度の簡単なラジオ製作記事でした。著者名には「泉弘志」とありましたが、なんと読むかはわかりませんでした。下の誠文堂新光社の「図解1−2石ラジオ製作集」の巻頭記事のスキャンデータをご覧になれば、これか、と思い出す人もいるのではないかと思います。

ダウンロード - izumihirosh.pdf

この記事は巻頭記事ということで特別に丁寧に書き下ろされたものだと思います。実際の部品を配線図と対比する形に並べたり、注釈にイラストを入れたりと初心者にわかりやすい内容になっているでしょう。また、記事の文体も柔らかく読みやすいですね。泉弘志さんの製作記事は、「子供の科学」「初歩のラジオ」「模型とラジオ(版元は科学教材社)」といった誠文堂新光社系の雑誌に載ってました。

当時は、文章を書いてるのが泉弘志さんで、イラストは別の人が描いてると思ってましたが、60年代末くらいから下記のようにクレジットされるようになり、イラストも泉さんということがハッキリしました。写真は1970年の「模型とラジオ」5月号からです。

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手持ちの古本を確認したところ、この3冊が泉弘志さんの製作集でした。いずれも「初歩のラジオ」「子供の科学」に掲載された記事をまとめた本で、60年代末から70年代中頃に出版されたものです。

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このように数多くの入門者向け記事を書かなければならないとすると、どうしても同じようなコンテンツが多くなってしまうのはやむを得ないでしょう。マンネリを打開するためか、泉弘志さんはいろいろな変わり種セットを考案しています。例えばラジオなら、マッチ箱に組む超小型もの、60年代に流行っていた様々な形のお菓子のプラケース(現在も「チョコベビー」は現役のようです)に組むもの、さらには上の写真にも写ってますがプロペラを選曲つまみにしたヒコーキ型までありました。いずれも少年の工作ゴコロをくすぐるものだったと思います。

その中でこれは、というのが「サンダーバード型 電子おやすみ器」です。これは1968年の「子供の科学」8月号に掲載されました。

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当時人気だったイマイのミニ・サンダーバード2号のプラモデルの中にセットを組み込んでしまうというのは、僕にとっては、いろんな意味で衝撃的なアイデアでした。なんといっても当時はプラモデルだけで立派な遊び道具だったわけで、それを惜しげもなくキャビネットとして使うわけですから、大人の人の考え方はすごいなと変なところで感心したりしました。ちなみに「おやすみ器」というのはポツンポツンという雨垂れのような音を発生する機械で、寝付けないときにそれを聴いているうちに眠ってしまうというものです。実際に効くのかどうかは分かりません。

調べたところによると、泉弘志さんは終戦間もない1948年(昭和23年)、創刊したばかりの「初歩のラジオ」に執筆を始め、1999年の「子供の科学」をもって引退、その後2003年末に76歳で鬼籍に入られたとあります。まさにエレクトロニクス時代と共に生き、そして数多くの子供たちをエレクトロニクスの世界へ導いた「伝道師」といえるでしょう。

最後に、また古本の中から、1949年の「初歩のラジオ」8月号の記事(泉弘志さん19歳!)を紹介しましょう。当時の初ラは、写真の通り、小さく、紙質もよくありません。季節感あふれる表紙絵は、海洋船舶画の名手、飯塚羚児画伯です。

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記事は入門者向け再生検波短波ラジオの作り方です。記事の最後にもありますが、この頃はまだ民放ラジオはなく、短波で聴く外国の放送を楽しんでいた人も多かったようです。面白いのはUY-76という三極管を2本使っているうち、1本をわざわざ二極接続としてB電源の整流用にしていることです。普通なれば12Fなどの整流管を使うところで、同号の他の製作記事ではみんな12Fです。これは、入手しやすいUY-76だけでセットを構成するためだったのではないでしょうか。UY-76は、旧日本軍の無線機に多用されていたので、戦後の一時期、新品も中古も安く流通していたという話をどこかで読んだことがあります。こういうところにも、泉弘志さんのラジオ初心者への配慮を感じます。(前年の10月号にも泉さんの記事はあったのですが、真空管回路の解説で、製作記事ではなかったので、こちらを紹介しておきます。)

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タイトル左のイラストは、タッチが異なるので泉さんの筆になるものではないと思います。編集部が用意したカットでしょう。2枚目の写真の実体配線図を拡大すると、すでに泉さんのお茶目なセンスが発揮されていることがわかると思います。アンテナ線の先っぽに風船がついているのは、この投稿の最初に載せたpdfの4ページにもありますね。

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2022年4月14日 (木)

PIC24Fでレーザー距離センサVL53L0Xを使う(おしまい)

花岡ちゃんのウィークエンド:

VL53L0Xを使う際の注意点です。

 

1:実用測距性能は1mちょっと

VL53L0Xを使ったモジュールの謳い文句に「最大測定距離 2m」とよくありますが、これはあくまでも最大です。設定毎に下記のような制限があります。スペックでよくある控えめな数値というわけではなく、実際やってみるとほんとにこんな感じです。long rangeでは使ったことがないのでどの程度明るさ(日中の窓際など)の影響を受けるかはわかりません。

Range

 

2:レーザー光は円錐状に放射されてる

使う前は、レーザーというくらいだから、レーザーポインターのようにピンポイントで測定しているのかなと思ってましたが大違い。実際は次の図のように円錐形に広がっているそうです。

Rad

そのため、成形品の内側に置いて測定用の窓を開ける場合は注意が必要です。下の写真はこれを使ったある商品のセンサ部分です。白い部分が成形品で、そこから5mmくらい奥まったところにセンサを設置してます。これは試作段階なので測定窓がだいぶ大きいですが、量産版では色々工夫してこれより小さくできたとはいえ、結構大きな開口部が必要で、見た目が悪くなってしまいました。大きくしないと成形品にレーザーが当たって反射してしまうからです。設計段階では開口部がこれほど必要とは思わずに、生産上の都合からかなり奥まった位置にセンサ基板を置いてしまったのが敗因。センサはなるべく成形品ギリギリにしたほうが良いです。

Sensor

これはまた移動ロボットのセンサに使うときにも重要で、次の写真のように床面からかなり高い位置にセンサをつけないと、放射状に広がったレーザーが床面に反射し、前方に障害物があるように反応してしまいます。この試作機では150mmも持ち上げないと、畳の上で安定に使えませんでした。この点はPSDに分があるようです。これほどシビアではありません。

Img_3580

 

 

この辺りに気をつければ、このセンサは大変に使い良く、安定です。いろいろなモードがありますが、実際に使うには、コンテニュアスモードでなるべく早い周期でデータを取得し、マイコン側で移動平均を取るなどして安定化させるのがよいと思います。

最後に重要な注意を。センサの表面の薄黄色の保護シートの剥がし忘れに注意してください。一応動作してしまうけど、本来の性能は出ていないので、なんだこりゃということになります。特に量産時には注意が必要です。

今回のウィークエンドはこれでおしまいです。複数のVL53L0Xを使う方法については、実際にやっているので、近いうちに別の投稿で解説したいと思います。

2022年4月13日 (水)

【訂正!】PIC24Fでレーザー距離センサVL53L0Xを使う

花岡ちゃんのウィークエンド:

動作には問題ないですが、ソースコードに間違いがありました。投稿に訂正を入れましたので、こちらを確認してください。

PIC24Fでレーザー距離センサVL53L0Xを使う(その3)

花岡ちゃんのウィークエンド:

 

まずVL53L0Xの測定モードの説明です。次の二つのモードがあります。

1:コンテニュアス

デバイスは連続的に測定を繰り返し、読み出しコマンドを実行するとレジスタにある直近の測定値を返します。使いやすいモードで、僕はもっぱらこれを使っています。デフォルトでは30msごとに測定をおこなっているようです。このモードでは、デバイスは常に20mA程度(実測値)の電流を消費しています。

プロジェクトではCONTINUOUSモードを選択(デフォルト)すると、50msごとに直近の測定結果を表示します。

2:シングル

読み出しコマンドを実行すると、測定プロセスをスタートさせ、レジスタにある前回の測定結果を返します。注意すべきなのは、コマンド発行時点の測定値を知りたい場合は、測定時間経過後にもう1度読み出しコマンドを発行しなければならないことです。最初のコマンドの時読み出されるのは「前回の」測定結果だからです。このモードはたとえば3秒毎の測定で十分な場合など、測定時以外はデバイスを低消費状態(実測で350uA程度)に置けるので、消費電力を倹約することができます。

プロジェクトではSINGLEモードを選択すると、3秒おきにセンサを起動し、測定時間を空けて2回読み込むことでそのときの測定結果を表示します。

 

次にプロジェクトでモードを切り替える方法です。

モードの切り替えはmain.cの35行からの「プログラムスイッチ」で#defineを有効にしたりコメントアウトして無効にしたりして行います。ソースコードを読んでもらえばやり方はわかると思います。

HIGH_SPEEDやHIGH_ACCURACY、LONG_RANGEなどのセンサの感度調整はSINGLEモードでのみ使えるようになっていますが、実際はコンテニュアスでも使えます。643行のstartContinuous(0);の前にsetHighAccracyVL53();などを挿入すると、その設定で測定を繰り返します。ただし、測定時間もそれに応じて変わるので、setHighAccracyVL53();ならば200ms周期での結果更新になります。50ms毎に読み出しても、4回は同じ値が入ってくる勘定になります。その際は読み出し周期を設定に合わせて調整する必要があります。

 

最後にプロジェクトの構成です。

VL53L0X.cがドライバのソースコードです。そのヘッダファイルがVL53L0X.hです。main.cではこれをインクルードしています。main.cはプログラムの本体でI2Cや液晶用のドライバなどもこれに記述されてます。I2C関係の関数と、呼ばれると起動後からの時間をmsで返す関数millis();を定義したmain.hがあり、VL53L0X.cはこれをインクルードしている構成になっています。

簡単なプロジェクトなら、main.cを改造して作ることができると思います。


次回はセンサを使う上での注意点などを解説します。

2022年4月12日 (火)

PIC24Fでレーザー距離センサVL53L0Xを使う(その2)

花岡ちゃんのウィークエンド:

MPLAB Xのプロジェクトファイルを公開します。開発環境はMacOS12.2.1、MPLAB X IDE V5.50、XC16(V1.61)、PicKit3です。

まずは実験機の回路図です。マイコンはPIC24FJ64GA002です。

ダウンロード - hanaoka_vl53l0x.pdf

VL53L0Xのモジュールは他のものでも使えます。ただしXSHUTがモジュール内部でプルアップされている必要があります。ほとんどのモジュールはそうなっていると思います。

LCDモジュールは秋月電子のAE-AQM0802です。これがなくとも動作はしますが何をやってるかわかりません。

電源電圧は3.3Vです。もっともあまりシビアではないので乾電池2本直結で十分動作します。

 

プロジェクトファイルです。

ダウンロード - pic24f_vl53l0x.x.zip

マックで開発してますので文字コードなどWindowsと異なる可能性もあります。文字化けしたらプロパティを確認してください。

訂正です。1ms単位での経過時間関数 millis();が100ms単位になっていました。使っていないTimeOutがらみなのでそれでも問題ないですが、正しくないので修正しました。こちらのプロジェクトを使ってください。

ダウンロード - pic24f_vl53l0x_1.x.zip

 

 

そのままビルドして動作させた時の動画です。

小さいブレットボードにセンサが上向けに固定されており、手のひらをかざして動かすと液晶の数字が変わります。これはセンサから手のひらまでの距離をmmで表示しています。センサを「コンテニュアスモード」で動作させており、距離データを50ms毎に読み出しています。センサからデータを読みだすときLEDが点灯するようになっています。

 

次回はプログラムの中身を説明します。

2022年4月11日 (月)

PIC24Fでレーザー距離センサVL53L0Xを使う(その1)

花岡ちゃんのウィークエンド:

以前、このカテゴリーでマイクロチップの16bitマイコン、PIC24Fシリーズにいろいろなデバイスを接続してみました。その続編です。今回はレーザー測距センサVL53L0XをI2Cで接続します。実はかなり前に(2017年)に製作したのですが、ブログを休止していたため、公開していませんでした。

STマイクロのVL53L0Xは、測距センサの定番PSDと比較して非常に小型で消費電力も少ないです。PSDが三角測量なのに対し、レーザーの飛行時間を計測するタイプで精度も高く、何も考えずに使っても、cm単位でなら安定な計測ができます。また、直接mmで測距結果を読み出せるのも、手抜き派の僕にとってはありがたいですね。

足のない面実装の部品なので試作用に実装するのは大変ですが、モジュールがたくさん出ているのでそれを使えば簡単です。僕がよく使っているのはAmazonで購入できる写真のものです。

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このモジュールは小さいので試作品に載せやすく、また値段が安いのもフリーランスの開発者としてはありがたいです。もっとも最近は「半導体の逼迫」のせいかだいぶ高くなってるようですが。

ただ、I2Cで指定のレジスタを読めば距離データが取得できる、という簡単な構造ではなく、専用のドライバソフトからアクセスしないといけません。本来はSTマイクロから提供されているCのライブラリを利用するのですが、今回のものは当時(2017年)のArduino用のcppライブラリをベースに作成しています。センサについてあまり知識がなかったので、とにかく実際に動いているものをお手本にしたわけです。その後、幾つものプロジェクトで使い、特に問題はありませんでしたが、そういう素性のコードなので、センサの性能が100%発揮できてるかどうかは保証できません。

次回は、mplabXのプロジェクトを公開します。

2022年3月 6日 (日)

【昔語り9】マイコン雑誌「I/O」の頃(おしまい)

アキバ昔語り。マイコン雑誌「I/O」の最終回です。

ミニコミ誌と聞いて、ああ懐かしいと思う人は、だいぶんお年を召されてるでしょうね。僕も同類です(笑)

70年代初頭、マスコミに相対する言葉として使われ始めた言葉、ある地域に関する話題を集めた発行物といったような位置付けだったと思います。当時僕は中学生、はっきりした記憶はないですが、ぺらぺらでイラストマップがあるもの、というような印象をもってました。イラストマップとは、この喫茶店はいごこちがいいとかいったプチ情報が、ポップなイラストの地図上に描き文字で記載された記事のことです。

こんなものがI/Oの名物記事にもありました。これも同じく1977年4月号からです。

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当時の秋葉原でのマイコン関連ショップの地図です。これはこのような記事とセットになっていました。本文中の「信越電機商会」とは今の秋月の前身です。ねんのため。

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月刊誌というのんびりした媒体でのお買い得情報がどれほど役に立ったかはわかりません。この記事を見て何かを買いに行った記憶もありません。ただ、地方在住の人にはアキバの空気が感じられる記事だったのではないでしょうか。

もう一つ、ミニコミ誌というより、ミニコミから生まれた商業誌ではおなじみの「はみだし投稿欄」です。紙面の端っこに読者からの短い投稿を載せるあれです。ぴあの「はみだし」といえば分かるかたも多いのでは。

翌年1978年あたりからI/Oにもこんな感じではみだしが載るようになりました。これは1978年11月号からです。

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この号ではありませんが、このはみだしで、「中学で同級だった〇〇くん(僕の名前です)、Z80マイコンを作ったけど動かないので教えてもらえませんか?連絡をください」というような投稿を見つけてびっくりしたことがあります。1年間だけ通った東京の中学校の同級生、電話番号が書いてあった(当時はそんなのもありでした)のか、はたまた卒アルで調べたのか覚えていないですが、早速電話してみると、ロジックICを使ってロボットみたいなものを作ってたのを覚えていて、絶対マイコン青年(笑)になってるはず、ということで投稿したとのこと。まさが返事があるとは思ってなかったようで、向こうも驚いていました。三鷹台のアパートまで来てもらって、彼の作った最小構成のZ80マイコンボードを動くようにしました。

I/O黎明期の話はこれでおしまいです。MZ-80やPC-8001が発売になり、本格的なマイコンブームが起こる少し前のお話でした。

 

2022年2月24日 (木)

【昔語り9】マイコン雑誌「I/O」の頃(その2)

アキバ昔語り。今回はマイコン雑誌「I/O」の続きです。

前回紹介した1977年4月号の目次です。

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アマチュアにとってマイコンは作る時代ですね。自作マイコンか各社から出ていたTK-80のような評価キットにVRAMを組み合わせ、当時ブームだったTVゲームをしたい、という気持ちが伝わってくるようです。

そのTVゲーム、目次に「GIのTVゲーム」とあるように、TVゲーム専用のチップがでていました。もちろん、まだインベーダーに侵略される前で、素朴なピンポンゲームとかの時代です。ゲームセンターにはブロック崩しや風船割りのような、明らかにコンピュータを使ったものもありましたが、家庭用はそのような専用チップを使っていました。

アキバではGIなどの専用チップを使った、ゲームキットも販売されていたのを覚えています。そういうチップは、トランジスタ数のかさむマイコン方式ではなく、専用回路で起こしたものだったようです。トランジスタ技術などでタイマーIC、NE555と若干のCMOSロジックを使ったTVに表示するオシロスコープの製作記事があったのを覚えています。そんなふうにアナログ/デジタル混在でTV画面上に線を引いたり、光点を動かしたりする回路を作り、それをIC化したものだと思います。

ミュージックシンセサイザの記事も初期のI/Oには多く掲載されました。ここでのシンセサイザは電圧でパラメータを制御できる発振器やフィルタ、アンプなどを組み合わせた「アナログ シンセサイザ」です。当時はシンセサイザといえば、普通の人は冨田勲さんのような多重録音やシーケンサを使った壮大なもの、先進的な人たちはクラフトワークとかのテクノポップという感じでした。YMOでテクノが一般化する前です。

これはその頃発売なったローランドのSYSTEM-100Mというモジュールタイプのシンセサイザです。80年代後半〜90年代くらいはブームの去った商品なので質流店あたりで中古を安く手に入れられたのですが、いまではずいぶん高値になってしまいました。そのころぼちぼちと揃えたものです。整備しながら遊んでますが、なかなか手がかかります。

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I/O誌のシンセサイザ自体の製作記事というのはあまり記憶がなく、シンセサイザとマイコンをつないで自動演奏というのが多かったと思います。まだ「打ち込み」という言葉がない時代でした。(プロの音楽家の間では使われていたようですが)アナログシンセは自作するのも大変で、使い物になるレベルのものはなかなか作れませんでした。僕も1983年くらいに「ムーグのパチモン」のようなモジュールタイプのシンセを作ったことがありますが、VCOの調律に苦労した記憶があります。そういうわけか、これもだんだんAY3-8500というマイコンにつなげるPSGやFM音源などの記事にシフトしていきました。

今回はここまで、次回は「ミニコミ誌」としてのI/Oの話です。

2022年2月16日 (水)

【昔語り9】マイコン雑誌「I/O」の頃(その1)

アキバ昔語り。今回はマイコン雑誌「I/O」の話です。

僕がI/Oを初めて手にしたのは1977年の初夏だったと思います。商業誌として創刊したばかりの頃です。写真の1977年4月号はオークションで手に入れたもの。3月発売だから読んでないはずなんですが、見覚えのある記事もあるので、ひょっとするとバックナンバーを買っていたのかもしれません。

当時はマイコンブームの初めの頃で、大きな本屋だとこういう雑誌のバックナンバーを置いてるところもありました。薄っぺらで300円、分厚いトラ技が380円でしたから、高いなという印象でした。

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ただそれまではトラ技だけが情報源だったので、当時8080のマイコンを自作しようとしてた僕にはありがたい雑誌でした。もっとも毎号買うというわけではなく、興味がある記事のあるときだけでしたが。

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漫画風のイラストも特徴でした。何人かの方が描かれてるようでしたが、一番目立ってたのはコアラ(?)のDANくんでしたね。こんな感じで。

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次回はI/Oの中味についてです。

2022年1月29日 (土)

【昔語り8】科学教材社の0-V-2(おしまい)

アキバ昔語り

完成した0-V-2、色々いじっているとザーザーとかバリバリとかいうノイズが多いのに気づきました。結構なレベルなので入感の弱い局が受信できません。配線をいじったりアースの方法を変えたりいろいろやってみましたが、どうも受信機側の問題ではなさそうでした。また、バンド全体に被っているのではなく、特定の周波数で入ってくるため、発生源は外にある電子機器かなということで、写真のようにノイズフィルタいりのテーブルタップも試してみました。

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しかし、これと言った変化はなく、それではということで、家の中の電気器具のコンセントをかたっぱしから引っこ抜く作戦に。見つかった犯人は写真のようなACアダプターでした。

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これはラジオを設置した部屋のとなりのリビングのコンセント。特に上の秋月で買ったUSBタイプのACアダプタが短波帯にひどいノイズを撒き散らしていました。このノイズが電灯線を通って0-V-2に飛び込んで来てたわけです。もちろんこれは規格をとおった「ちゃんとした」アダプタです。

昔のACアダプタはトランスが入っていたからノイズを出すことはなかったのですが、最近のアダプタはスイッチング電源になっているので、どうしてもこうなるようです。これ以外にもノイズをだしているACアダプタはあるのでしょう。

もう一つのノイズ源は水道のスマートメーターのようです。ラジオバンドの上の方、1500KHzくらいから、パリパリというノイズが入ってきます。AC電源のラジオだけではなく、電池で動いてるトランジスタラジオにも入ります。トランジスタラジオを持ち歩いて発生源を探ったところ、なんと、玄関脇のメーターボックスから出ていました。結構強力だし、この周波数には当地民放ラジオがあり、いいんかいなこれでという気分ですが、スマートメーターのコンセントを引っこ抜くわけにもいかず、結局泣き寝入りということに。PLCでデータを送ってるらしくこれはやむを得ないようです。

また、うちは集合住宅なので、他の居室の影響も受けている疑いがあります。隣の家にコンセント引っこ抜いてというわけにもいかないですからね、

21世紀は素朴な真空管ラジオにとって「生きにくい」時代のようです。

2022年1月24日 (月)

【昔語り8】科学教材社の0-V-2(その2)

アキバ昔語り

上京してアキバデビューしたのは1972年、もうその頃には科学教材社に興味はありませんでした。そのためアキバの傍にあるにも関わらず、若い頃は足が向くことはありませんでした。

ノスタルジーにひかれ、初めて訪問したのは1990年代でした。0-V-2を作ってみたい、コイルはまだ売ってるんだろうか、あわよくばキットが残ってるかもという気持ちで仕事の途中で立ち寄ることに。0-V-2を作りたいんだけど短波帯のコイルはないかと尋ねたところ、ないけれど自作するならボビンは同じだからこれを買って巻き直せと、売れ残りと思しきVHF帯のプラグインコイルを出してくれて、コイルデータの入った製作記事のコピーをもらいました。そのコピーは無くしてしまいましたが、おそらくこの記事のコピーです。ヤフオクで入手した誠文堂新光社の「初歩のアマチュア無線製作読本」の記事です。

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その後仕事も忙しくなり、かなり長い間ほったらかしになっていた0-V-2製作、再スタートしたのはリタイア後、2020年の春先でした。

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ヤフオクやアキバの(旧)内田ラジオあたりで、ぼちぼち集めていた真空管セット用の部品が役に立ちました。

コイルはその時買ったVHFコイルのまき直しではなく、ヤフオクで手に入れた新品プラグインボビンで、中波帯と短波帯5〜15MHzの2本を作りました。シャーシは並四用の穴あきシャーシの新品、他の部品もほとんど新品で調達したものです。並四トランスはガード下のトランス屋さんで、おそらく今でも新品が入手できると思います。並四用穴あきシャーシは1〜2年前まではヤフオクで売っているショップがあったのですが、いまはもうやっていないようです。シャーシパンチやハンドニブラを持ってるので、部品に合わせて一から穴あけも面白そうでしたが。

回路構成は製作記事の通り、CRの値は系列の問題と若干の調整で回路図と違うところもあります。また、6BM8の5極部のグリッド抵抗をボリュームにして音量調整もつけてあります。シンプルなACケーブルは、アキバの電線屋さんにいけばあるのはわかってたのですが、コロナなので買いに行くわけにもいかず、アマゾンで簡単に入手できるテーブルタップをちょん切ってます。

久しぶりの「半田付けを楽しむ」工作で大満足でした。製作当時のローカルラジオ局受信の様子です。

と、まあここまでは順調だったのですが、この先この素朴なラジオは21世紀の洗礼を受けることになります。

 

2022年1月23日 (日)

【昔語り8】科学教材社の0-V-2(その1)

アキバ昔語り

このカテゴリでは主に1970年代半ば以降の話をしていましたが、ここで1960年代まで遡りたいと思います。0-V-2のお話です。(0-V-2については特に説明をしません。わからない方にとっては、そもそもこの話は面白くないと思います。)

そのころ僕は田舎の小学生で「子供の科学」や「模型とラジオ」の愛読者でした。記事はもちろん、巻末に入る科学教材社の広告も子供にとっては楽しみなものでした。1968年ごろ、「子供の科学」でアマチュア無線の入門シリーズが始まるとすっかりやられてしまい、親にねだって短波受信機0-V-2のキットを手に入れました。もちろん通信販売です。紙面で紹介されたこのキットは人気を博したらしく、発注から届くまで1ヶ月以上かかったと思います。父親が市外通話で問い合わせたところ、「大人気でシャーシのメッキが間に合わないので生産が遅れてる」旨の回答があったそうです。

待ちに待ったキットは、ダンボールの箱の中に、細く切ったビニールの切れ端(シュレッダークズのようなもの)がぎっしり入っていて、それに埋もれるように部品が入ってました。大量のビニールクズがクッションの役割をしてたわけです。当時は小荷物の扱いが荒く、荷役時にポンポンと放られることもあったからです。

さて、肝心の組立ですが、小学5年生が初めて組み立てるのは、やはり無理があったようです。一通り組み立ててスイッチを入れると、パチンとヒューズが飛んでしまい、怪しいところを直してはヒューズの取り替えを繰り返しましたが、結局動作させるところまではいきませんでした。このセットは父親の同僚でラジオに詳しい人がすっかり作り直してくれましたが、自分で作ったものでないのであまりうれしくはなかったです。(ゴメンナサイ)

隣家の中学生がアンテナを張ってくれ、運用できるようになりました。ハムの交信を聞いてみたかったのですが、ダイヤルのどの辺が7Mc(メガサイクル)のハムバンドかわからず、結局それらしい電波をキャッチした記憶はありません。測定器がない場合はピーピーという断続音を出している5McのJJYを探して、そこから上に探っていくのがセオリーでしたが、なかなかそう上手くはいきません。その代わり短波通信華やかなころですから、モールスや外国語の放送がダイヤルをちょっと回すとどんどん飛び込んできました。ドッドドドッドドという馬の蹄のような音のする電波がよくキャッチされ、隣家の中学生によるとRTTYだということでした。ピーヒョロというFSK以前のものだと思います。のちにYMOのラィディーンで同じような音が使われててちょっと驚きました。

今回はこの0-V-2を再現してみようという企画です。まずは科学教材社へ足を向けてみましょうか。1960年代末の案内図です。アキバのお隣、御茶ノ水が最寄駅です。

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2022年1月13日 (木)

すごいけど残念なSlamtec Mapper M1M1(おしまい)

と、いうわけで、このモジュールについては深追いしないことにしました。

微弱化したあとでいくつか動画を撮りましたので、公開しておきます。

リビングから隣の部屋へ移動させている様子です。車輪からのオドメトリがいらないので、キャタピラがスリップしても平気です。ルンバベースだとマップとの照合が狂って戻ってこれなくなってしまいます。

タミヤの1/25スケールの戦車なら乗っけるだけで自律走行戦車も作れそうです。模型好きとしては興味深いですね。

2022年1月 3日 (月)

すごいけど残念なSlamtec Mapper M1M1(その2)

ROSで自作移動ロボットを作るには大変便利なmapperですが、残念なことがあります。それもかなり本質的な部分で。

それは次の二つです。

1:WiFiのAPとして動作させないといけない。

2:WiFiに日本の技適どころかFCCの番号もなく、OFFにもできない。

まず1の件。このユニットはWiFiのAPモードとして動作し、SSIDにアクセスすることでマップ情報や推定自己位置を取得できます。これはおそらくスマホで簡単に使えるようにするためだと思います。これはこれでいいのですが、これ以外の接続方法がありません。つまり家庭内のWiFiルータにインフラストラクチャモードで接続することができません。

これだと、このユニットで完結しているならよいのですが、クラウド連動などインターネット接続が必要な機器には使えません。スマホで簡単に地図を作るというような用途に限られるようです。もちろんROSで使うときもドライバを入れたubuntuパソコンをこのユニットのSSIDにクライアントとして接続する必要があります。

イーサネットが接続できますが、それも同様です。他のルーターとの共用は簡単にはできません。

もっと残念なのは2です。本体のどこにも無線関係の認証情報が見つけられませんでした。せめてFCCとかが通っていれば、特例申請をして一定期間は合法的に使えるのですが。あくまでもkit扱いということのようです。

というわけで前回の動画は非合法の実験です。鉄筋コンクリートのマンションをシールドボックスに見立ててはいますが、本来はダメです。イーサネットで接続もできるので、WiFiをオフにできればよいのですがそれもできません。

このままではダメなので、改造してWiFiを無許可で使える微弱レベルに落としました。

ユニットのWiFiモジュールから細い同軸でプリントアンテナに接続になってるので、まずこれを外します。これでも5メートルほど電波が飛びます。

つぎにユニット全体をアルミケースに収めました。こんな感じです。

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これでも3メートル近く電波が飛びます。「微弱」とは言いにくいです。

そこで、こんなふうに基板をアルミ箔でシールドしました。

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ここまでやるとようやく1メートルほどしか電波が飛ばなくなりました。測定したわけではないので、これで微弱化と言われるとあれなんですが、以前電力を食わない「微弱」wifiの持ち込みがあり、それがこんな感じなのでよしとしました。

これでは接続できないので、技適がちゃんととれてるミニWiFiAPを購入し、イーサネットでmapperと接続しました。バンドで留めてる白い箱がそれです。このAPに接続することで、合法的にmapperが使えるわけです。

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この状態で、マップのロードセーブやマップ更新のコントロールなどを試しましたが、結局これはいろいろな理由でお蔵入りになりました。最も大きかったのは安定供給が難しそうということです。アマチュアにとっては便利な部品ですが、群雄割拠のロボットベンチャー(?)にとって、コア技術をこれに頼るということは考えにくく、将来性はなさそうに思います。

未来感のある面白い部品でしたが、ちょっと残念です。

2021年12月27日 (月)

すごいけど残念なSlamtec Mapper M1M1(その1)

初めてレーザースキャナを使ったのはもうずいぶん前のことです。ヤフオクで北陽の測域センサURG-04LXを入手しました。当時10数万円もしていたのを9k円ほどで入手できたのですから、ずいぶんとラッキーでした。しかも新品同様のコンデションで。最近はメーカーも増え、10k円程度の製品も見かけるようになりました。

そういうメーカーの一社、Slamtecが昨年からちょっと変わり種のスキャナを販売しています。Mapper M1M1 kitというモデルです。おなじみseeedが販売元のようです。下のリンクで概要がわかります。

https://wiki.seeedstudio.com/jp/Slamtec-Mapper-M1M1-ToF-20M/

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その名の通り、SLAMを搭載したボードとスキャナを組み合わせたマップ作成マシンで、この部品だけで、マップの作成、マップを利用した自己位置の推定を行うという、移動ロボットの主要機能が実現してしまいます。その上、オドメトリを与える必要なく、これを手に持ってあちこち歩き回るだけで地図ができるという寸法です。

また、ROSへの対応として、scan、map、odomのトピックを生成します。move_baseを使えば自律移動ロボットの基本部分を構築できるわけです。

これはテストしないといけないということで、2020年の秋頃、こんなロボットを作りました。

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アマゾンでよく見かけるタンクシャーシに百均の木箱を乗せ、一番上にmapperを搭載。ROS(kinetic)を入れたラップトップからブルーツースでラジコン操縦できるよう構成してあります。mapperからの情報はwifi経由でラップトップに。move_baseを使った自律移動をさせてみました。

これがその様子です。猫柄のマットの上に、餌に見立てた乾電池(笑)があり、そこへ自律移動させてます。目的地の指定はおなじみのrviz。ポイントは途中でロボットを持ち上げて別の場所に移動させても、ちゃんとそこからパスを切り直してマットにゴールするところです。

これはmapperに搭載されたSLAMが、マップからの情報だけではなく、IMUからの情報(おそらく)を元に常に自己位置の推定を行っているからでしょう。以前遊んでいたroombaのように、駆動輪からのオドメトリの比重が高いモデルでは、このようにキッドナップすると自己位置を見失います。

このようにROSで使うには面白い部品なんですが、残念なところも。次回はそれについて書きます。

2021年12月22日 (水)

21世紀の「コンピューターカー」

1969年頃のおもちゃで、コンピューターカーというのがありました。

ギザギザのついたカードを車に差し込むと、ステアリングやギアを自動調整して、一定のコースを走るおもちゃです。

写真の手前にあるのがそれで、これはビュィックのセンチュリークルーザーというドリームカーをかたどってます。

その後ろにあるのが2018年に作った「21世紀版コンピューターカー」です。

いぜん、韓国製のジャイロコンパスと測距輪で決められたコースをナビゲーションできる移動ロボットを作りましたが、今回のものは、それをかなり簡素化し、おもちゃっぽくしたものです。

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シャーシはアマゾンで売ってたロボットベースで1k円もしないもの、ジャイロコンパスはBNO055という絶対方位モード付きのIMUで、現在3K円ほどで評価ボードが手に入るものです。IMUの加速度センサを使って障害物にぶつかったこともわかるようになっています。主な部品はマイコンとIMUだけです。

動作の様子。ブリキロボットまで往復のミッションですが、途中でチッチとサリーの漫画本にぶつかり、コースを変更して迂回してるのがわかるでしょう。コースはウェイポイントをXY座標で与えることで設定します。障害物に当たると、迂回のウェイポイントがコースに追加されるしくみです。

もちろん、この実験での迂回のウェイポイントは決め打ちで、いつでも上手く迂回するわけではないですが。

車輪エンコーダも測距輪もありません。動作時間で移動距離を推定しています。最低限のオドメトリです。

BNO055はその後、別の製品で量産に使いましたが、なかなか使い勝手の良い部品だと思います。

ただし!アマゾンで売ってるBNO055の基板ユニットには結構な確率で不良品があるようです。10個くらい試したと思いますが、一つは水晶を有効にすると止まってしまい、もう一つはそもそも通信ができませんでした。ピン数が多いリードなしのデバイスなのでハンダ不良と思われます。使ってみるときは、作ったソフトを疑う前に、まず取り替えてみることをお勧めします。

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