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回路図作成開始

今日からCADで回路図の作成に入る.今日は30%ぐらい.

ロジック側を5V単一電源にする際,3端子レギュレータを現状の0.5Aタイプのままにすると発熱が大きい.MP-3パッケージの熱抵抗は137.5℃/W,損失は平均0.6Wぐらいなので温度上昇は82.5℃にもなってしまう.できるだけ広い放熱パターンを確保してPCBの表面から逃がす熱の量を上げる必要がある.幸いFinの部分がGNDになっているので,GNDベタを確保しつつ,放熱も兼ねるパターンでいけそうだ.

いずれにしても,このレギュレータの近くにSW等の操作部があることは望ましくない.
やけどする可能性がある.また,直近の電解Cも温度上昇が心配だ.できればセキセラに替えたい.

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差動通信テスト②


今日は差動ラインドライバ/レシーバをそれぞれ高速タイプのICに置き換えて通信速度を上げる試みを行った.結果はイマイチで,通信速度はほとんど上がらなかった.

原因はSPI独自の方式である,同クロックで送受信を同時に行うところにある.クロックはマスターからスレーブに供給されるが,それに同期してリターン信号がスレーブから出てマスターに戻ってくるところで,ICをくぐったときの信号遅延が大きく最初のクロックと位相がだんだんずれてきてしまう.最終的な遅延時間が原信号クロック幅の半分を超えると,1bitシフトしたデータが誤って受信されてしまう.遅延時間が十分小さいICを選んでも,だいたい通信速度は2.5Mbpsぐらいが最高だった.直結では10Mbpsぐらいは出ていたのでだいぶ細くなってしまう.

今回は安定して通信できることを最優先にしたいので,通信速度は2.5Mbpsまでで行くことにした.この速度だと12軸の制御データのやりとりにかかる時間はだいたい1.8msecになる.
また,通信用ICの電源電圧も5Vにした.3.3Vでも動作はするが,モータを回しながらだと通信が不安定になることがあったためだ.MRのdsPICは省電力化のためこれまで3.3V駆動していたのでそのままではラッチアップを起こす可能性がある.入力信号をすべて3.3Vに分圧すると追加抵抗が多くなってしまう.悩んだ末,dsPICとその他のロジック系をすべて5Vで統一することにした.そうすれば実装面積は最小になり,より広いGNDベタを確保できる.dsPICの消費電流がUPしてしまうが,新しい通信用ICの消費電流が今回下がるので全体ではイーブンに近くになるはずだ.

今週で変更後の回路と部品の構成がだいたい決まった.来週以降はパターン作成に移りたい.

差動通信のテスト

今週末は差動通信のテスト.まずはモータをつながずに単純な送受信ができるかやってみる.
送受信には成功したが,通信速度をあげるとデータが化ける.原因は通信用ICのスイッチング速度不足のようだ.クロック波形を見るとパルスがノコギリ状になってしまっている.
この手のICはピンコンパチで種類がいっぱいあるので,次はもう少し速いICをチョイスしてみたい.

さて,とりあえず通信速度の問題は置いといて,肝心のノイズ耐性をテストする.モータに大電流が流れるワーストケースでテストする.通信速度を十分遅くして差動を入れた場合と入れない場合でノイズの入りを比較してみた.有意差はあるようで,差動ラインはケーブルを1.5mまで伸ばしてもコアなしで十分通信が可能だった.差動を入れないほうはコアなしでは30cmでもノイズが入る状況だ.

差動通信はノイズ対策の効果が確認できたので,MR2へ組み込む.

来週やること
差動通信:
高速タイプICのテスト
MR2のパターン作成開始(週末発注)

Ride:
Interface社画像キャプチャカード→MFC画像取り込み,表示まで

通信テスト基板作成の続き



今日は昨日の続きで通信テスト基板の作成.最近はちょっとした回路でもできるだけCADで回路図を書くようにしている.記録に残すことで時間がたつとすっかり忘れてしまい,別人が作った回路になってしまうのを防ぐことができる.また,電子データではコピー&ペーストができるので自作回路を資産としてどんどん貯めていくことができるのがいい.

差動通信の実験回路製作開始


今週末は十分時間があったが,いまいち作業がはかどらなかった.
差動通信テスト用のICが届いたので基板の作成を始めるも,どうも気分が乗ってこない.
ICのピン配置を調べたり,そういうちょっとしたことが面倒で,手につかないのだ.

こういう日は体のリズムが崩れ始めている場合が多いので,今日は早めに休むとしよう.

Ride足回り メカ設計続き




今日もCADでメカ設計の続き.一進一退でなかなか先に進めない.

結局最後は作ってみないとわからないところがどうしてもある.しかしまぁ,そうでなければ自作ロボットはおもしろくないのだから,不安はあるがとにかく形にしてみたい.

スライド機構の設計



MR2の通信用のICが来るまでに,Rideの上下機構の設計を行う.
前回試作したボールねじを保持しているフレームの外側がスライドする機構は重量が目標を少しオーバーするのと,ガイドになるリニアシャフトの加工性に難があった.
そこでボールねじフレームの内側がスライドする構造を考え,CADでモデルを作成してみることにした.ポイントは4面を閉じた角パイプ形状の構造体(右の青い部品)を直動案内するところ.機械的強度を確保しつつ,とにかく重量を減らさないといけない.重量のあるリニアガイドなんかはもちろん使えない.悩んだあげく,ウレタンのついたベアリング車輪を直接角パイプに少し押し付けてガイドさせることにした.これなら何箇所かにベアリングをつけるだけなのでそれほどの重量増加はない.

まだ試作ができる段階ではないが,いちおうこれで500g強の軽量化が見込めることが分かった.これなら何とか目標重量に収まりそうだ.早いところモデルを仕上げて試作に移りたい.

MR Ver2の作成


さて,知ロボも終わって気分一新,新たな作業を始めたい.
Ride用に開発中のモータドライバは今回の3軸アームでだいたいの性能は分かった.
また,問題点も山のように見つかっている.これらの対策を盛り込んで再度PCBの作成を行い,MR Ver2として実用レベルの基板を完成させたい.



Ver2での変更内容としてはノイズ対策がメインだ.
①SPI通信をラインドライバ/レシーバを介して差動入出力にする
②効果があったEMI部品を追加
③パスコン,GNDの強化

いったん8月のお盆前までには基板動作確認まで完了というのを目標にしたい.


とりあえず今週は軽めの作業で体馴らしと行きたい.
通信の差動化に動作実験が必要なのでそれからとりかかろうと思う.

動画の整理など

今日も後片付けをする.競技台を片付けて部屋を掃除した.知ロボビデオの編集もだいたい終わった.
今日も一見の価値あるマシンたちを紹介したい.




NeCoXe-3(7.83MByte)

いつもお世話になっているいしかわきょーすけさんのNeCoXe-3.今年は予選で路面の段差に引っかかってうまく走行ができないトラブルがあったが,その後修復して復活した.2次予選では対象物の認識までは行ったのだが,無情にも缶がハンドの中に入ってくれなかった.今年はアルファベットも出せる7セグの搭載やスタートを赤外線リモコンでやるなど,相変わらずマイコン野郎の心をくすぐる仕込みがされていた.アームの自作ブラケットも非常にきれいで,私も今度は板金に挑戦したい気になった.




Driver-I(6.82MByte)

平澤順治さん製作の小型のゴルファーロボット.ボールをドライバーで打ってゴールに入れる.外観が非常にきれいで完成度が高い.シンプルな金属製ボディーにスラッと伸びたゴルフクラブ,LEDのワンポイントがとてもかっこいい.ティーショットの腕前は今回冴えなかったようだが,観客の反応は一打一打に歓声が上がり,大変注目が高かった.




知嚢ロボット2007(16.1MByte)

こちらは常連のこいでさんのマシン.毎年チャレンジで決勝を逃さない安定した台車が特徴.今年は同機能のロボット2台を無線通信させて高得点をねらう.2台は基本的に独立して動くが,同じ色のボールを持っているときなどは,衝突を回避するため通信を行い片側のロボットを待ち状態にする.このアルゴリズムがうまく作動しなかったのか,対象物エリアでロボット同士がぶつかる場面もあったが,2台でてきぱきと得点を重ねる様子はいかにもマシンが知能を持っているような印象を受けた.




ブーン(2.18MByte)

東北大チームのロボット.どっからどう見てもただの扇風機である.「扇風機に車輪をつけたら走るんじゃないの・・」という発想をそのまま実現してしまった.キャスターとブレーキがついているだけで,扇風機の風のみで推進するため,うまく直進しない.こうなることは作る前からおそらく分かっていただろうに,それでもやってしまうところがスゴイ.実に知能ロボコンマインドあふれるマシンだ.予選で点が入らなかったが,決勝後のデモを行っていた.こういうユニークなマシンにデモの時間が与えられるところも,知ロボの魅力のひとつだろう.

もやねの個人的には,上記の[ブーン]が一番良かった.こういう「やっちゃった」感のあるマシンが多数出てくるのがこの知能ロボコンの特異なところで,魅力でもある.ダメでもいいからアイデアに賭けてとにかく作ってみる.形にしてみて初めて,そこからさらにひらめくものが必ず生まれるものだ.客観的にばかばかしい,つまらないと思えるものにこそ,実はスゴイ発見が隠れていたりする.「ブーン」はものづくりの原点を教えてくれる一台だ.

知ロボの反省など

今日は知ロボビデオの編集の続き.凄いマシンを紹介していきたい.




T10 Stinger(3.58MByte)


テクニカルで安定した動きをしていた.アームを低くして車体の下に格納しておくところがかっこいい.ドットマトリクスに認識した対象物を表示させる.ディスプレイとしてはもう少し大きくしてチルトさせたほうが観客席の後ろからでも見やすいだろう.





C41 B-BOX(10.5MByte)

九州大学のチーム.打ち出し型のマシンだが予選ではなぜか照準が定まらない.本番になるとこういうことが多々あるのがこの手のロボコンの怖いところだ.しかし,百発百中よりもたまに入るぐらいのほうが見ていてハラハラしておもしろい.






T08 クーマ(9.67MByte)

東北大学工学部自主ゼミナール協議会のテクニカル用マシン.振り子を使った投てき型というのは今まで見たことがない.テクニカルでは対象物の重量が違うので投げるというのは難しいが,このロボットのゴールの精度はとても高かった.インタビューでは「力づくで投げた」とのことだが,投げる方位や手を開くタイミングなど,細かい調整がされているに違いない.


自分のマシンのビデオを見ながら,来年の構想を練る.
今年のマシンは動きが遅く単調だった.時間がなくてアームのメカ精度だけに頼ってしまったのがいけなかったようだ.また,音声合成とロボットのイメージが合っていなかった.なんだか産業用ロボットの展示会のような雰囲気になってしまい,感情移入できるスリリングな展開にならなかった.
外観はもっと親しみやすくて生物的な,ロボットらしからぬロボットにしなければ.動きはできるだけ数値制御っぽくない感じが欲しい.つまりは複雑で,滑らかで,繰り返しが少ない動きだ.そして外観と動きがひとつのコンセプトでまとめられていて独特の世界観を持っていることが重要だ.これがいちばん難しい.
とにかく,ありあわせの技術をただ詰め込むというやり方ではダメだ.コンセプト指向で製作しなければ.何を見せたいかが先にあって,それを実現するためにどんな技術が必要か,という順序にしないとダメだ.


プロフィール

もやね

Author:もやね
長野県在住の会社員(メカニカル・エンジニア).
ロボットは完全な趣味としてやってます.
E-mail:
mo_ya_ne[a]yahoo.co.jp
[a]⇒@

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