n_shinichi’s blog

日々の備忘録、 趣味のあれこれなど紹介 (すみません、メニュー、リンク、カテゴリー分けがうまくできてません、★記事一覧★で見てください...) NHK魔改造の夜ではDンソーのベテランアドバイザーってことで出ました♪

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思った以上に小さいモータを手作りでやってる人がいた・・・・   小さな手作りブラシレスモータ見つけたのでのおぼえ

最近小さなリモコン、ライントレースカーを作ってみようということになって

動力源に使えそうなモータをいろいろ試してきた。

 

停止、極低速走行から動かそうとするとゆっくり回せるモータがいい。

DCコアレスモータの類はΦ4mm近辺のがあるけど

これはゆっくり回すのは手間が掛かる。ギア減速で使うとスペースを食う。

なのでステッピングモータ的に使えるモノ、ブラシレスモータとか

が減速機なしでいけるので省スペースにできるけど普通に

安く手に入るモノはΦ6近辺がおよそ最小。。。

トミカマリオカート初音ミクちゃんはこの辺でなんとかなりそうだけど

チャレンジしてみたい1/150のミニカーでの動力には厳しい。

 

で、検索してると、手作りで小さいの作ってる人がいた

Metamo [Metal models] さん

こちらの方が作ってるブラシレスモータはΦ2.5mm!

構造も紹介してくださってる。

なるほどインナーローター、アウターロータだとはめあい関係の作りが

面倒だし径が大きくなりやすい・・・サイドローターなわけだ。

 

これはいいヒントを頂いた。

www.youtube.com

 

Φ6、Φ5のステッピングモータも1/150ミニカーと比べると巨大...

 

 

1/150サイズのスバル360  全長2cmしかない。

タイヤの直径が約Φ3mm  

手持ちので一番小さいΦ5ステッピングモータ

・・・スケールサイズだとΦ750mmの巨大モータです...

 

Φ3mm以下のステッピングモータあればダイレクトドライブできるんだけどなぁって

思ってた。

手作り...いいかもしれない。 

 

diorama111さんの 1/150 クラウンのミニカー RC改造 すごくうまく作ってる

クラウンは約3cmある。

 スバル360はクラウンの2/3...1cm以上小さい。。。幅も小さい

  なのでけっこう難しい。。。

 

スティックくん 倒立振子でライントレースへの道

スティックくん、倒立振子ロボでライントレーサー・・・

 やってみようとすると思った以上に難易度高いかもしれないってのが

 わかってきた。

 

倒立振子の方はだいたい理屈もよくわかってるつもりで

 ライントレーサーもそれなりに作ったことあるし

  スティックくんでもやってた。

 

組み合わせて調整がちょいと手間・・・くらいに思ってた

  あんまり真剣に考えたこともなかったけどいざやりはじめると

  そう簡単じゃなかった。。。

 

何よりやっぱりこのサイズ、非力なスティックくんではけっこうしんどい。

非力・・・というかモータの速度がFM90、110rpmしか回らない。

  1秒に約2回転・・・直径約Φ30・・・実力秒速15cmくらい。。。遅い...

 なのに小さいもんで固有振動周期短い・・・倒れるまでの時間短い。

 なもんでリカバリできるボディ傾き許容範囲狭い。 

    手間取ってるいい訳だな・・・

 

お友達のHello MiPくん LEGOマインドストームくん達のサイズは

 けっこう簡単に立てる。          (倒立振子ロボの仲間たち)

ミニフィグセグウェイ倒立振子ロボはまだけっこう先。。。かな

 

 

ETロボコンとかでもNXTは倒立振子でライントレーサーやってる

  この手の太いラインでの1個センサでの境目制御は割とライントレーサー簡単

 

スティックくん、倒立振子ロボ検索しても世界最小クラスって

感じだけど、背の高さでは”木楽らぼさん”のが一等小さい。。。

 こんなんできますかねって話してたらあっさり作っちゃう...
 木楽らぼさん、倒立振子ロボのレジェンドです。

kirakulabo.blogspot.com

 

とりあえずフツーに倒立するようになってからあまり細かく制御

 見てなかった。。。し、だいぶ忘れてるとこあって

 おさらいしてもうちょい制御見直した。

 

これまでの制御で...8の字的に走らせようとしてもやっぱし

 いまいちでこんな感じ

 

ライントレース・・・検出センサはふつうちょいと前方につける。

 車体がラインから外れる手前でわかるのでフィードバックしやすい。

 言い換えれば・・・バックではライントレースまともにできない。

 

でも、倒立振子ロボの基本の動きは前後に揺れることでバランスを取る。

 なのでゆっくり前進してるとバックが多少混ざりやすい。

 

単純計算では揺れてバックしてる時より重心前進速度が速くなれば合成された

速度ではバックはなくなる。

でも、、、速度が遅いスティックくんは速度範囲が狭いので揺れでのバックが

なくなるまで速度を上げるとちょいとしんどい。

できるだけ前後揺れの少ない走行が必要なってくる。

 

定常円旋回(右)もけっこう難しい。

 ちょこちょこ止まる

 

 

定常円旋回(左)   ・・・ 右と回り方加減が違う。。。

 

IMUのヨーレートはドリフトするのだけど、

これまでこれといってドリフト対策はしてこなかった

 特に困らなかったもんで。でも今度はそうもいっとれんので

 ドリフト演算対策してみた。

90度ターン4回やった後も向きはそんなにずれてない。

 位置はずれていってるけど。

 

前後進制御もこれまでモータの最終出力にオフセットを掛ける感じでやってたけど

モータパワーの積分速度演算の中に目標速度を割り込ませてフィードバックするようにした。

そんでもってなんとかライントレースもやれそうな感じになってきたのがこれ。 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

スティックくん、プロトタイプRX-78で倒立ライントレースの検討  量産型RGM-79では最初はどうも厳しい

倒立振子ロボ、スティックくんでライントレースしようとしたんだけど

思った以上にこのサイズになると難しい。

 

スティックくん は駆動方式2つあって

 初期型プロトタイプRX-78 ・・・ギアモータFM90+DRV8830モータドライバ

 量産型のRGM-79‥‥‥‥回転型サーボモータFS90R(SG90-HV) のみ

 

左:型式RX-78 プロトタイプ        右:型式RGM-79 量産型

RX-78 プロトタイプ スティックくん

 

RGM-79 量産型スティックくん(SG90-HV版)

 

最初、量産型のスティックくん、RGM-79で検討始めた。

 こっちが安くて簡単仕様なので後々駆動式はこれでって思ったけど

 ちょいといろいろ試してるとちょいと難しい。

 

ライントレースさせる場合、できるだけ定速度前進~停止の範囲にしないと

ライン追従制御が難しくなる。

 

ボディーセンター真下、車軸ライン上にあるなら

 バック走行でも同じにできるけどライン検出は制御遅れが出にくい様、

 ボディーの前方につけるのが一般的。

なので、、、バックしちゃうとラインから外れやすい。

 普通?のライントレースカーは大抵バックではライントレースはできない。

 

なもんで、、、バックしては困る。

 倒立振子ロボは前後に揺れないとバランスとれない。

 相対的に倒立振子ロボはサイズが小さくなるほどサイズに対する

 重心移動距離が大きくなりがち。

  ってとこでどんどん小さくなると難しくなる。

 

ETロボコンとかでマインドストーム倒立振子ロボがあるけど

 あのくらいのサイズになるとだいぶ楽。

また小さくてもエンコーダ付きなら位置の認識で補正も

 それなりにできるんだけどスティックくんにはエンコーダはない。

 モータの駆動パワーの2重積分演算で推定してるので精度悪い。

 

あ・・・なんの話だったっけ。。。。

 そうだ量産型はやっぱし前後揺れを小さく抑えるのは難しい。

 全体的に平均前進速度がバランス取りの前後ゆらぎバック時より

 早くなれば見かけ上ではバックはなくなる。

 それやるにはやっぱし応答のいいプロトタイプだってところ。

 

 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

  

ミニフィグはまだまだ厳しいなーって言ってたら カミさんから依頼が来た。

ミニフィグでセグウェイ

  補助つきで倒立はしないでリモコンは小型ステッピングモータの仕込みで

  なんとかなりそうな感じは見えてきたけど倒立はまだまだ厳しいなーって

  言ってたら。。。

 

ミニ工作、途中の段階踏んでいけばいいじゃんってことで

  これでライントレースカーとかどうって勧められたのがこちら。

  ミクちゃんは子供らがすごい喜ぶよって。 

   そのモータ、入るじゃんって。 

   ミニフィグよりずっと大きいから作りやすいでしょ とのこと。

  

 まぁ そうかな。。。

   できればミクちゃん頭と手も動かしてハンドルきって  って。

   で、歌も歌わせて。。。って  え!? ってなった。

      ESP32はそこそこおしゃべりできるのは試したことあるけど

      ESP8266でもいけるんかな。  

ちょっと考えてみるかな。

次期型ライントレースロボ と 倒立振子スティックくんでライントレースロボ の製作検討開始

魔改造の夜イベントで横浜の会場へ移動中、

 うちの社内メイカーズカレッジ、DMCの隊長から指令を頂いた。

 今年のリモートイベント用のライントレースロボ設計製作してくださいなって。

 部品をいろいろ頂いた。

依頼は去年のライントレースロボより安くて構造簡単なやつ。

去年のは写真にある赤い基板のラズパイベースの2輪ロボ。

 

組立ては参加者が自分でやるってことで開催した。

 終わった後のアンケートで思った以上に組立てが特にハンダ付けが難しかった...

  って意見が多かった。 組立てでも問い合わせがけっこうあったし。

 普段の付き合いある人たちとの感覚でこのくらいなら簡単にできるだろうってのが

 だいぶ外れてた。いろいろ意見聞くとやっぱり工作慣れしてないと厳しかったみたいだ。

 

そんなのもあって今度は簡単なやつにしようってことになった。

 自分の作ってるスティックくん感覚な構造のやつ。

 

先回、その型の設計と並行して参考に作ったのがこちら。

 重量は約1/3。工具はほとんど不要。部品はほぼ全部はめ込みのスナップフィット。 費用は2/3くらい。機能はこちらの方が遥かに高い。

   M5StickC使ってるのでWiFi、BLE使える。スマホで簡単にリモコンになる。

   CPUも高性能。電池はLipo

 

裏側。。。 基板レスで作ってる。3Dプリンタフレームにフォトリフレクタ挿して、

 リード線よじって。。。でハンダ付けもいらない。




去年モデルの裏・・・ちょっと複雑だったのかもしれない。

 

ってことで・・・
今年版の検討開始 もーちょい小さくして でも速いし高性能 で行こう。

 でそれは初心者でも扱いやすいようにする。。。

 

でもって、それとは別に上級者コースもやろうってことになった。

 スティックくんベースで倒立振子ロボでライントレース競技。

  あんまり問い合わせが来てもたぶん相手しきれなくなっちゃうな。

 

ライントレースロボはPID制御はわかってなくてもON,OFFだけのバンバン制御でも

一応いける。 でも、倒立振子は PID制御ってのが理解できてないと立てられない。

サンプルソフトで立たせられてもその先にに行けないだろうから、まずPID制御はわかってます・・・が基本条件かなぁ。。。

 現代制御理論でやりますよって人が出てきたらおもしろいんだけどな。。。

 

社内技術教育で現代制御理論やるけど・・・以前はレゴののマインドストーム使って

 倒立振子やってたけど結局、影響の大きな摩擦やギヤの遊びやうまくモデル化

 できないとこがたくさん残るといい感じの制御になりづらい。実製品の制御で使ってるのほとんど聞かないもんな。。。

 

シミュレーションの世界だったらバッチリだけど、現実の製品とかでは温度やら

劣化やら不確定条件多くなるのでモデル化できんとこが多い。あれは知識として知っとくのは意味があるとは思うけど。。。

実際に役立つのはやっぱり古典制御のPIDがまだしばらく続くんだろうな。

あれ。。。なんの話だっけ。。。

 そうだ倒立振子でライントレースだ。 それも考えてかんと。だ。

 1時なっちまった。寝よう。続きはまた次回。。。

 

 



 

魔改造の夜展 出展した、行った、 シン・ちぃぺんちゃんは裏?展示で参加  

YOXO FES 2023 、魔改造の夜展 出展、実演してきた。

yoxo-o.jp

 

 

そもそもメインの番組に出てたペンギンジャーは展示だけで、

 それに続くペンギンオーを紹介、実演デモをやった。

 お客さんとの縄跳び体験も大好評だった。 

ふーぴん・・・ペンギンジャーチームのリーダーです。

 

 

シン・ちぃぺんちゃん達、整列して

 ステージ横で記念撮影

 

 

早い人は昨日の昼頃にはもうツイッターに上げてくれてた。

 

でもって、

裏展示的な参加のシン・ちぃぺんちゃんもツイッターに上げてくれてた。

ありがとうございました。

 

でもって、ええーってなったこと。

 出番はないけど・・・って話だったけど、、、

  実は ちゃんと調整してたら本番に参加できてた!!!!   

 

現場を仕切ってた、魔改造の夜の時も番組製作で総合演出してた方との話で・・・

  シン・ちぃぺんちゃん  見て これなんですか? ってなった。

  こっちは あれ? ってなった。

  真の魔改造ってことで番組で紹介されたのとは別に作ってたやつです...

  今回のイベントでも使ってみませんかって連絡したやつ・・・

  番組で出演したペンギンジャーの補欠選手です。  って紹介したら、、、

 

 聞いてないよ? とのこと。

 

 でもって、そこから説明始めて、うんちくを話した、、、

  番組の本来の当初のお題、 ちぃぺんちゃんを魔改造して縄跳びを

  できるようにする・・・ 各々のぺんぎんちゃんに跳躍機構を持つこと。

  を忠実に?やりきったやつです。

  番組収録中にこういうの作ってみましたって紹介してるけど

  本番では使われませんでした。って。 

  今度はあちらさんが ええっ? てなった。

 

 でもって、ぺんぎんちゃん大縄跳び では優勝できなかったので

 Rコーさんみたいにうちもリベンジってことでギネスに挑戦って企画が

 ありました... ギネスと連絡とって独立したロボ5体が一緒に縄跳びできれば

 ギネス記録になるって話だったので企画を進めてたんだけど、企業が

 ギネスに挑戦ってのやるとなるとすごく費用が掛かることがわかって

 予算的に無理でギネスに挑戦ってのはあきらめた。

 で、社内イベントでギネスに載れた挑戦ってのやったのを紹介した。。。

 

 うちでは 真の魔改造 ってことで5羽作って

 実際に縄跳びさせましたって動画も紹介した。

 

 

実際に ギネスに載せられる内容 の縄跳びさせましたって動画も紹介した。

 独立した5体のロボットで縄跳び

 

でもって・・・ これ動くんですか。ってことで

 1羽その場で跳ばせて見せた。

 定トルクカム機構で最低限の力で効率よく跳べるようにして小さなサーボで軽く作る工夫とかしてあるんです。って話すと定トルクカム機構にけっこう興味持たれて説明動画見せたり。

 ジャイロが唸って回るの見せてこれがコマの原理で倒れにくくなるんです。って

 話してると・・・

 

 みな揃って跳ぶなら出しましょう!

  おもしろいじゃないですか♪   って。  

 

今度はこっちが ええっ!? ってなった。

 出すのはダメですってことだったんでちゃんと調整してないです。って答えた...ら

 

調整ってどのくらい掛かるんです? 

 

ちょっとすぐにはできないです。。。

 跳んでも、これいきなり出しても話が本編とおかしくなるから

 よくないんじゃないですかっ て話したら

 

いいですよ、おもしろいじゃないですか♪ ってことだった。

 

 

あー 後悔先に立たず だ。。。  出番ないなら

 あまり手間掛けて調整するのもなぁって思って途中でやめたんだよなぁ...

 

1羽で跳ぶならそれなりに跳んでも転ばない・・・

 

 

しまった・・・

 

で...それは残念でした。で終わったけど話してると

 いろんな企画を考えてるそうで、また相談させてくださいねってことだった。

 こちらもいろいろものづくりしたものなど表舞台?に出せるとなると

 モチベーション上がるし、是非ってお願いしたのでした。

 

いつでも揃って飛ばせれるように普段から準備しとかんといかんかな...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

シン・ちぃペンちゃん 修理 7羽製作していたうちの6羽分なんとかなった。

イカフェアで動きっぱなしだったのがやっぱりしんどかった。

フレームが変形してるのがいくつかあった。

ちょっとわかりにくいな・・・

 

輪ゴムがちぎれて噛みこんでロックしてたやつはサーボが過熱したらしく

フレームが熱で変形してカーボンロッドの穴も変形してた。

そのサーボは調子が悪くなってしまってた。。。

 

他にも少々ガタが来てるとこあったけど一応修理して動くようになった。

 

何より一番困ったのは自分で作ったコントローラの使い方・・・

コントローラ

使い方をメモしとくの忘れてた。 

メモッとかんと時間経ったらわかんなくなるって話してたのに。

スケッチを見直ししながら解読・・・

最初にソフト設計的なことなんも考えてなくて付けたし付けたしでやったので

スケッチもわかりにくいし。。。

ここでメモ。

Mode0はAボタンで全員ジャンプ、Bボタンで順番ジャンプ、C:ジャイロスター

ジャイロスタートは5秒長押し。 再度押しで停止。

 

Mode切り替えはCボタン押し続けるとAボタン押しで順に0から4まで繰り返し。

Mode1はパラメータ変更するアドレスの設定

Bボタンでロボ番号(行位置)順送り。

Cボタンでパラメータ(列位置)順送り。

 

Mode2で そのアドレス設定した位置のパラメータ変更

A: 十の位 順インクリメント0~9繰り返し

B: ーの位 順インクリメント0~9繰り返し

 

パラメータは・・・

1列目Lip 各ロボのメインLipo7.4Vの電圧モニタ

2列目Bat 各ロボのM5Stickの電圧モニタ

3列目Tp 各ロボのメインサーボの温度

4列目S  ジャンプ許可スイッチ 0:飛ばない 1:跳ぶ

5列目Dly M5マスタ信号からのジャンプスタート遅延時間設定 LSB1/100秒

6列目Jp  各ロボのジャイロ回転パワー 0停止~9max

7 Bp ブレーキパワー 0~9

8 Bd ブレーキジャンプスタートからの掛け始めまでの遅延時間 LSB 0.1秒

 

0行目 dt 各ロボ前番号からの遅延時間

    T 繰り返しサイクル時間

    Jp 全ロボ共通デフォルトジャイロパワー設定 

    Bs 全ロボブレーキスイッチ ON:1,OFF:0

 

Mode3 Bボタン 0行設定での順番ジャンプ

Mode4 Bボタン 0行設定での一斉ジャンプ

 

★一斉ジャンプで全員ジャイロ回すと、、、なんかバグがある

  ジャイロの回転が不安定になる。なんでかわからんかった。

  この症状が出ると跳ばないやつが出てくる。

  明日続き調べてみる。。。

 

一応みんなが一緒に跳ぶようになった 6羽 ここから選抜して5羽持って行く。

一番弱いゴム設定で動作確認した時の記録。