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DCマウス研修(inukai編)[23] マイクロマウス全日本大会

こんにちは!
inukaiです。

タイトル通りマイクロマウス全日本大会に参加してきました!
試走会や懇親会など大会の雰囲気はこちらから。

まずは試走会ですが、探索走行はできたもののなかなか最短走行ができない状態でした。
社内の迷路と大会の迷路では迷路の塗料の違いからかタイヤのグリップ変わっており、調整しておいたMAXのパラメータではターンで滑ってしまいます。

吸引力を増やしてグリップを稼ごうとするも、ジャイロにノイズが乗ってしまいそちらもうまくいきません。
(吸引ファンの出力は、電源の容量やノイズ、振動によるジャイロのノイズを考慮して抑えて走っていました。)

走行しているうちに試走会も終わりが近づいてきたころ、最後の試走で左後側のホイールとスパーギアが外れるというトラブルが発生。

ギアをよく見ていると削れているのが確認できます。

試走会の失敗で壁に衝突を何度かした時にタイヤがロックしてギアに負担がかかっていたようです。

懇親会の後、宿で予備パーツに交換をしました。

以前のこともあり念のためピニオンギアも一度外して再圧入の上接着しました。

宿で再度組み上げおよび調整を行い大会に備えます。

そして大会当日。
結果としては、15.063と無事最短走行をすることができました。
ただ非吸引での記録となり、吸引での最短走行は失敗してしまいました。

一回だけ吸引で走り切ったものの時間オーバー、時間を縮めることができたものの準備してきたパラメータは出し切れず。

とはいえ地区大会でできていなかった最短走行ができ、無事研修として区切りをつけれたかと思います。
今後は、機体について簡単にまとめて研修はいったん終了すると思います。
前日の故障や速度を出し切れなかったことなど悔しい気持ちもあるので、来年は本機体を改良して個人的に出場したいです。

ちなみに大会の様子は下記リンクの動画からご覧いただけます。
(リンクはクラシックマウスのB競技台の午前です。リンク先のチャンネルに午後の部やA競技台もあります。自分の走行は12:30程度から)

それではまた次回!

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DCマウス研修(inukai編)[22] 吸引ファンの作り直し

こんにちは!
inukaiです。

安定した走行ができるように調整の日々を過ごしております。
今日は少し時をさかのぼって11月初旬に行ったことを書こうかと思います。

全日本に向けた調整の前に、吸引ファンを再度作り直しました。
100円モータだと吸引に使うと発熱が大きい、電流を流すわりにトルクが出ていなさそうというのが気になっていました。
手ごろなものがあれば交換したいと思っていたところ、よさそうなモータを紹介してもらったので人柱として使用してみました。

購入したのはこちらのモータ。
京商 エクスピードドローンモーター DRW002
サイズはφ10 mm * 20 mm。
ピニオンギア(モジュール0.3、厚み4.5 mm、端数13)が付属してます。

 

こちらに合わせて、吸引ファンをNC加工機で切削して作りました。
というのも出力が上がったため、積層方式の3Dプリンタだと薄い羽の強度が足りずファンがばらばらに…
ばらばらになったファンの残骸がこちら

手元に5mmのPOMがあったため、それを使って削りだしました。

以前設計したファンは厚みが11 mm。今回は5 mm (羽は4mm)と薄くなったので吸引力がどうなるかが心配ですがとりあえず回してみました!

吸引力は約250 gと個人的には満足の結果がでました!
ただ実際の運用ではバッテリーの電流を考えて200 g程度に抑えて使用しています。

吸引用モータおよびファンの交換で、安定して高い吸引力がでるようになり発熱も気にならない程度になりました。
車体重量は105 g → 110 gと少し重くなっています。
ただ結果としては、重心が車軸より1 mm程度前といい感じに落ち着いたのかなと思います。
(吸引モータ交換前は、重心が若干車軸より後ろでした)

今回のDRW002は4つセットですが、1個あたり1300円程度と手ごろなのとパワーがあるので個人的にお勧めです。
モータは0.04 V程度から回りだしたので、摩擦も小さそうかなと思います。
上記の点やピニオンギアも付属していることを考えると足回りにもいいかもしれませんね。

いよいよ全日本直前ですので、最短走行を安定して走れるよう引き続き調整していきたいと思います!
それでは大会でお会いしましょう!

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DCマウス研修(inukai編)[21] 最短走行を作りました

こんにちは!
inukaiです。

中部地区大会後制御を少し見直しつつ調整をしたのでその進捗を今回は簡単に書いていければと思います。

今までのスラローム探索は直線時に壁の姿勢制御に頼っていたため、ふらつきながら走っていました。
まず壁姿勢制御なしである程度走れるよう、スラロームを終えたところで角速度0 rad/s、角度π/2 radになるようスラロームの調整をしました。

調整した走行がこちら。まずは連続スラローム(壁姿勢制御なし)から。

置く位置によるオフセットがあるものの、壁の姿勢制御なしである程度の探索が可能になりました。

次にくしの探索。

ちなみにこちらは壁の姿勢制御はありませんが、前壁補正により停止時に壁との距離補正はしています。

 

 

前よりきれいに走れるようになったので、最短走行に挑戦しました。
ターンは探索と同じですが、直線の最高速度4 m/s、加速度9.8 m/s/sにしています。
こちらも壁の姿勢制御はないのですが、ターンをきれいに作っておいたおかげか、短い区間であればパラメータを上げるだけで走行できました。

最後ぶつかっているのは、本番のゴールだと1マス余裕がある分、できるだけはやい速度でゴールを切るためです。
(マウスに負担がかかるからこれからは気を付けます…)

最後は先ほどと同様のパラメータで吸引をした場合です。

吸引による影響でスラロームの軌道がずれているようです。
非吸引で走れている速度なので、あえて吸引する必要もないですが。
大会までにはターン速度を上げて、吸引したうえでのパラメータ調整をしていきたいと思います。

大会前で簡単な進捗報告にはなってしまいましたが、今回はここまで。
ではまた次回

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DCマウス研修(inukai編)[20] 新しいマウス紹介

こんにちは!
inukaiです。

以前の記事で新しいマウスをお披露目いたしましたが、今回は新旧のマウスを比較しながら新しいマウスについて紹介したいと思います。

金沢草の根大会で一応探索は成功したのですが、初の大会参加や他のマウスを拝見して課題が見つかったため、7-8月に作り直していました。
というわけで、左が新STRONG/ZER0、右が旧STRONG/ZER0です。

具体的な変更点をご紹介します。

まずは機械面から

モータマウントについて。
下の図のように、両方とも長穴を作ることで、ピニオンギアとスパーギアの間のバックラッシュを調整できるようにしてあります。
旧作では、走行時にタイヤが力を受ける方向に対して、タイヤの取付穴が長穴になっており、バックラッシュがずれることがありました。
1回目の試作であったため、いろいろなギア比を試す意図もあったのですが、新作ではここを改善しました。
ギア比を確定し、長穴をモータの取付穴側に変更して、モータを上下にずらすことでバックラッシュを調整できるようにしています。

ギアについて。
まず、軽量化のため材料を真鍮→POMにしています。
ギアのモジュールもM0.3にすることで、バックラッシュも小さくしています。
モータの軸はM2のネジだと少し不安だったのでM3にして強度を高めています。
ギア比は、40/9から71/19に変更しています。

その他の改善点

・基板とマウントの固定:ナットブロックによる固定から3Dプリントの一体型のフレームでの固定。
・バッテリーマウントを製作。
・できるだけ重心と回転中心を合わせる。

回路面について

①光センサ:左右の壁センサをより壁に近づけるように配置を変えて、センサのダイナミックレンジを大きくとれるようにしています。
②スイッチ:エンコーダと光センサによる操作に変更して部品を減らしています。
③後付けのコンデンサの削減:配線のGND強化および、制御と動力の電源分離を意識して配線することでノイズが問題にならなくなったため、なくしています。
④電流センサ:電流フィードバック系を作るより先にやるべきことが多かったので、一旦取り外して最低限の機能にまとめています
その他:配線の修正をしてUEWによるジャンパをなくしています。

 

ということで、旧作からのSTRONG/ZER0の改善点をご紹介しました。
基本性能はほとんど以前の記事の通りですが、車体性能としては下記が変わった点になります。

・車輪:2輪→変速4輪

・ギア比:40/9→71/19

・サイズ 99 mm × 67 mm × 30 mm

・重量 105g (ギアの軽量化や部品削減、3Dプリンタの一体パーツに変更などで重量はほぼ変わらず)

 

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DCマウス研修(inukai編)[19] 中部地区大会結果

こんにちは!
inukaiです。

タイトルの通り、週末にマイクロマウス中部地区大会に参加してきました。

時を少しだけさかのぼって大会前日。
ついに僕のところにも妖怪”ピニオンすべり”がやってきました…


ピニオンギアが滑り、位置がずれてしまっているのがわかります。
ということで、一回ばらしてメンテナンス。

縫い糸をほぐして一本だけ取り出し、ピニオンギアの穴に通して圧入します。

 

マウスを組みなおした後で、スラロームの調整して大会に臨みました。
大会は名古屋工学院専門学校で行われました。

試走会会場の様子(懇親会前)。

大会当日の写真は撮り忘れてしまいましたが、本番の走行は下記の通りです。

1走目:スラローム探索でゴール近くで失敗
2走目:保険の超信地旋回で探索するも、旋回時のずれの調整不足で失敗
3走目:スラローム探索でゴール(残り時間十数秒)

となり、最短走行を挑戦することができませんでした。
というわけで、結果はこちらです。
中部地区大会の迷路は探索の歩数が少し長めではあるものの直線が多く探索しやすい迷路ではあったと思います。
しかしながら探索失敗が多かったので、全日本に向けて制御の見直しと調整をしていきたいと思います。

それではまた次回

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DCマウス研修(inukai編)[18] 九州地区大会結果などなど

お久しぶりです!
inukaiです。

最近投稿できてなくてすいませんでした。
これまでの間に、東日本と東北地区大会に参加していたものの、完走はできず…
というのも、金沢草の根大会から東日本の間にマウスを作り直したことや、9月は弊社のプレスリリース準備で新しい機体の調整時間をうまく確保できませんでした。
九州地区大会の結果やいかに

ちなみに製作したマウスはこちらです↓

スペックや製作話は後日書きますのでお楽しみに

というわけでタイトルの通り先週末九州地区大会に参加してきました!
九州地区大会は福岡の福岡市科学館で行われました。

参加費500円でしたが、500円分くらいの参加賞がもらえました。
僕はモバイルバッテリーをいただきました。これで出先でもマウスが充電できますね!(1セルずつ)

前回は超信地旋回による探索でしたので、今回はスラローム探索を目標に参戦してきました。
あらかじめ作っておいたスラローム軌道はこちら。


縦軸と横軸の単位は距離 [m]です。

車体速度:0.4 m/s (スラローム中一定、探索速度と同じ)
角速度の加速区間:0 – π/6 rad
角速度の等速区間:π/6 – π/3 rad
角速度の減速区間:π/3 – π/2 rad
角速度の加減速度:50 rad/s/s (減速時はマイナス)

角速度指令値の時間波形がこちら。

あとは実際に会場で走らせ、スラローム前後の直線距離を調整して軌道と実際の誤差を埋めます。

さて、本番でスラローム探索が成功するのか!?
結果は下記動画でご覧ください。

というわけで何とかスラローム探索ができました。
(帰りの探索で早速こけてますが…)

スラロームのおかげで探索時間が1分12秒 → 33秒へ大幅に短縮できました!
角で一回曲がるごとに止まらなくてよい分、同じ探索速度0.4 m/sでもかなり時間が短縮できますね(当たり前といえば当たり前か)

さて、来週は中部地区大会に参加しますので、スラロームで最短走行を目標に引き続き頑張ってまいります!
それではまた次回

 

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DCマウス研修(inukai編)[17] 金沢・草の根大会参加

こんにちは
inukaiです。

ついに参加してきました初大会!
週末に金沢草の根大会に行ってまいりました。簡単に大会の参戦記を書ければと思います。
大会の日程や結果はこちら

今年は国際高等専門学校、白山麓キャンパスでの開催でした。東京から金沢まで新幹線、金沢駅から会場まではレンタカーで1時間ほど移動して現地に到着。
正門には大会看板が目立っていました。

こちらが、大会会場の校舎です。一部をお借りして大会を行いました。

こちらはイノベーションハブという宿舎です。中もめっちゃきれいでした!さすがかんぽの宿跡地だけはありますね。

大会会場はこんな感じです。クラシック、トレーサー、マイクロマウスの3競技が開催。

早速調整に入っていきます。
調整に悩んでいるところを社長にとられた私の図。
必死で気が付かなかった…

ひたすら懇親会まで調整。19:30から懇親会。

懇親会はイノベーションハブ内のカフェテリアで行われました。
みんなに持ち寄られた懇親会のお酒たち↓

東北での合宿の教訓から、飲むのはほどほどに、懇親会後もひたすら調整。

16×16の迷路を走っていると、軌道の誤差が蓄積し、迷路によってゴール出来たり失敗したりと不安定な状態でした。
そこで、「前壁補正」を急遽実装することに。(こちらは後日記事できればと思います。)

午前12時なんとか安定してゴールできるようになり、その後も2時ごろまで確認と調整を行って就寝。

 

 

そして大会当日!

朝ごはんを食べて、大会用迷路が組まれる前に急いで会場でセンサ調整。

9:00に競技開始。自分はクラシック競技の出走番号が4番とあっという間に出番が回って来ました。

初の大会での緊張もありましたが、前日に入れた前壁補正で新たなバグを生み出していないかという不安のほうが大きかった気がします。

とは言ったものの前壁補正が功を奏して、ゆっくりではあるものの安定して探索走行で完走できました!
また、スタートまで無事帰ってくることもできたのでほっとしました。

写真は競技中に探索走行しているところです。

その他クラシックの様子のyoutubeの中継はこちら

https://www.youtube.com/watch?v=Mlu3KHZ1ADU

その他の競技や表彰の様子も先ほどのチャンネルからご覧いただけます。

無事、認定証も発行されました!


走り終わって2分くらいでもらえました。(仕事が早い!)

というわけで初大会を無事終えることができました。

NTF事務局やI.Sysをはじめとした運営の皆様、本当にありがとうございました。
そして参加者の皆様お疲れさまでした!

それではまた次回

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DCマウス研修(inukai編)[16] 慣性センサ(ジャイロ)の読み取り

こんにちは
inukaiです。

西日本を中心としたで豪雨で被災した皆様とそのご家族、関係者の方々に心よりお見舞い申し上げます。一日も早い復旧を心よりお祈り申し上げます。

それに伴って、関西地区大会も延期となりました。

 

前回までに8×8の迷路を走りきることができましたが、マウス内部の処理としては各車輪のエンコーダ情報を用いてステッパーと同じように走行距離や車体角度を管理していました。今回は今後のためにもジャイロを読み取って制御できるようにしていきたいと思います。
とはいっても読み取り自体は2ヵ月くらい前に実装していたのですが、この度ジャイロ角速度を制御に使えるようにしたので、これを機に記事にしました。

というわけで、ジャイロの読み取りの実装にあたってぶつかった壁をいくつか書きとめていきたいと思います。

①簡易SPI端子割り当て

慣性センサ(ジャイロ)は「ICM-20648」を使用しています。マイコンとの通信はI2CとSPIに対応しており、読み取り速度の速いSPIを使うことにしました。RX631のマニュアルの「機能別端子一覧」より、SPIには下記の端子を割り当てて回路設計をしていました。

RX63Nグループ、RX631グループユーザーズマニュアル ハードウェア編より引用

端子を割り当てる際、MOSI、MISO、SCKの文字だけを見てSPIはここでOKだと思っていました…

しかし、いざプログラムを書こうと思ったら頭に”S”がつく(SMISOなど)ところは簡易SPI機能が割り当てられた端子だったのです。簡易SPIと通常のSPIの大きな違いとしては、簡易SPIは8ビットごとの通信となるところです。これは想定外だったのですが、「ICM-20648」は基本的に8ビットごとの通信で問題なさそうなので特に大きな問題にはなりませんでした。

②SPIのMOSI、MISO接続が逆

以前ご紹介した回路図からSPI周りを抜き出すと下記となるのですが、SPIのMOSI、MISO接続が逆になっていました。
今回の構成は、SPIのMasterはマイコンであるRX631、SlaveはセンサであるICM-20648です。
MOSIは「Master Out Slave In」の略、MISOは「Master In Slave Out」の略として機能名がついています。これを意識していれば間違えないところのはずなのに…

ジャイロは0.4mmピッチなので一番再配線したくなかったのですが…
仕方なくパターンカットと再配線、そして配線がはがれないようホットボンドで固めました。

 

これらの確認と修正と行ったところで簡易SPIでジャイロを読み取り、まずはいわゆる”宴会芸”を実装。

制御の安定性に余裕を持たせているので少し遅れはありますが、宴会芸ができるようになり角速度方向の制御をできるようになりました。

余談ではありますが、下記が簡易SPIを6MHzに設定して、「ICM-20648」のZ軸周りの角速度を読み取ったときのCS端子の波形です。
読み取りに約11usかかっています。今回は特に割り込みを使用せずにSPIの通信をしていますが、この読み取り時間なら問題なさそうです。

では今週末の金沢草の根大会に向けて、ソフトを詰めていきたいと思います!
ではまた次回!

 

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DCマウス研修(inukai編)[15] マイクロマウス合宿@山形(長井)

こんにちは
inukaiです。

週末の6/30(土)、7/1(日)にマウス合宿@山形に参加してきました!

合宿日程としては
1日目
・~16:00 到着次第、マウス開発
・16:00~17:00 弊社社長の講演
・~18:00 懇親会までマウス開発
・18:00~22:00 懇親会
・22:00~次の日 マウス開発
2日目
・~11:00 マウス開発
・11:00~ プチ大会
・13:30 片付け&解散

という感じでした。
まとまった開発の時間が取れたため、マウス開発もはかどる合宿となりました。

こちらが合宿での開発中風景です。
基本的には黙々と開発しつつ、情報交換をしたりしながら次の日のプチ大会に向けて開発。

用意されているのは、クラシックマウス競技8×8と、

マイクロマウス競技(旧ハーフサイズ)の16×16の迷路

クラシックサイズの合宿用の8×8迷路は少し滑りやすい迷路でした。
(東北大会用とはまた別の迷路みたいです)

講演の様子がこちら。
内容はロボット技術動向について、具体的なロボットを挙げて紹介していくものでした。

 

懇親会は写真を撮り忘れてしまいました。
とりあえず、東北の方々はお酒が強かったです!

私は懇親会後、開発を再開するもグロッキー状態で23:30頃から次の日の朝まで酔いつぶれてました…
次の日は朝7:00~2日酔い状態ながらも作業再開!

プチ大会に向けてプログラムを書いたり、パラメータ調整したりしてはマウスを走らせて見守ります。

 

そしてプチ大会開始!
プチ大会では1人あたり3回走行というルールで行われました。

写真は2回目のスタートをする様子。

結果としては8×8を2分49秒で探索し、約5分でスタートに戻ることができました。
本番の16×16を考えると時間は厳しいところですが、8×8を往復できたことは合宿の大きな成果でした。

というわけで、地区大会直前の合宿も終わり、今週末は関西地区大会となるわけですが、完走(全日本出場権)を目指して頑張ってまいります。

ではまた次回

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DCマウス研修(inukai編)[14] 迷路を走行

こんにちは
inukaiです。

モータ、光センサを確認したところで、実際に走行しました。
とりあえずジャイロは未使用です…

いままでも、社内やマウス合宿で走行させてはいたのですが、壁制御や光センサの調整がうまくいかなかったりで迷路を安定して走れていませんでした。

しかしついに安定して4×4を走行できるようになりました!
走行時の動画はこちら

行き詰っていた点としては、

・超信地旋回の際、停止時の振動により旋回角度の計算がずれる → 停止時間を多めにとって解決

・壁制御をかけると直進できない → 迷路中心にいるときの光センサの値を環境ごとに取り直す

・壁制御のゲインを上げすぎると壁がなくなるところで大きくぶれる → 壁制御ゲインを下げて、壁なしでもそこそこ走れるように調整しておく

ひとまず上記を意識することで4×4の迷路を安定して走れるようにできました。

まだまだゆっくりな走行ですが、ジャイロを使うなどして迷路のサイズを大きくしても安定するようにしていきたいと思います。

それではまた次回!

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