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。

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。

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。

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。

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。