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技術系よもやま話

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。

そろそろ再開

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だいぶ長い間更新をしていませんでしたが、そろそろ再開しようかと思います。

内容をどうするかはちょっと考え中。写真は駄玩具のロボットプラモ、ゴム動力です。1960年代の中村産業製、ゴムをいっぱいに巻いても5秒くらいしか歩きません(笑

 

 

 

2016年12月 3日 (土)

生き物らしく動くロボットを作りたい

僕はもっぱら自分の好奇心の趣くままにロボットの研究をしています。興味の対象はその時々で変わりますし、僕は飽きっぽい方なので、やってることはバラバラです。

でも、漠然とした目標はあり、それは「ロボットと暮らしたい」ということです。
それを実現するためには色々な要素があります。自律性とか知能化もそうですが、もう少し感性的なこともあります。つまり、一緒に暮らしていて苦にならないという性能です。ざっくりしてますが、猫を飼っている経験からすると、「ふるまいが生き物らしく見えるロボット」というのはその解決法の一つかもしれません。たとえばこれはそれに対するアプローチの一つです。

サブサンプションで赤いボールを追いかけるだけのロボットですが、「早い」というだけで、生き物らしく、つまり何らかの知性を感じる動きになっているのではないかと思います。このように振る舞うロボットならば、ルンバのように機械的に(まさに機械ですから)動き回るロボットより、一緒に暮らしやすいのかもしれません。

こういうことを積み上げていけば、いつか一緒に暮らしても苦にならない、そんなロボットが生まれるかもしれませんね。

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。

2015年5月 5日 (火)

ShakeyのプログラムをCoIDEに持ち込む

管理人のページ:

前回サーボのタイミングがずれていたShakeyの制御プログラムが、ようやくまともに動くようになりました。結果的にsystem_stm32f4xx.cでのPLLの設定を下記に変更しました。

#define PLL_M      25
#define PLL_N      336

もともとのプログラムはTrueSTUDIOで作成したもので、これだとこうなっているようです。TrueSTUDIOから乗り換えてタイマー周りの動作がおかしい場合は、これをチェックしてみるとよさそうです。外付けクリスタルが8MHzなのにPLL_Mの設定値がなんとなく変ですが、これで動くようにしてしまっているので、このままにします。

それから、プロジェクトファイルが消える件ですが、安定版としては最新の1.7.8をインストールしたところ、それ以来起こってません。念のため.coprojeの拡張子がつくファイルのコピーはまめに作ってはいますが、いまのところ出番は無いようです。

【後日追加】残念ながらプロジェクトファイルはやっぱり消えます。コピーを作っておくのが無難です。

より以前の記事一覧