Monthly Archives: November 2018

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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マイクロマウス研修(kora編)[9]タイマ割り込みによるセンサ値の取得

こんにちは。koraです。

前回、HM-StarterKitのエンコーダとジャイロセンサを使えるようにしましたので、今回はタイマ割り込み機能を使ってこれらの値を読み込みます。

タイマ割り込みの設定

一定周期でエンコーダとジャイロの値を読み取り、車体の状態を更新する割り込み関数を実装します。タイマ割り込み自体の初期設定は、以前作成した、init.cファイルのinit_cmt関数でされています。今回使用するのはCMT0~2のうちのCMT2です。また、割り込んだ後の処理を追加するため、以下のファイルを編集します。

  • intprg.c
  • interrupt.c

intprg.c

他のソースファイル(interrupt.c)にある関数を参照するため、externを使ってプロトタイプ宣言します。

そして以下の行を、

次のように書き換えます。

interrupt.c

2つのファイルをインクルードするよう指定します。

そして、サンプルプログラムStep7のinterrupt.cから、int_cmt2関数をコピー&ペーストします。この関数でエンコーダの値の取得、車体の速度更新、距離積分、およびジャイロの値の取得、車体の角度の積分が行われます。

グローバル変数の設定

割り込みで読み込まれた値を、グローバル変数を介してメインプログラムに渡します。そのためのグローバル変数を用意します。ここでは次のファイルを編集します。

  • glob_var.h
  • static_parameters.h
  • parameters.h

glob_var.h

サンプルプログラムを参考にエンコーダとジャイロのグローバル変数を作りますが、ついでに車体速度、距離、タイマ、制御用などのグローバル変数もつくります。なお、ここで使用している「GLOBAL」については以前のものと同じです。

static_parameters.h

static_parameters.hには定数になるパラメータを記述します。

parameters.h

新しくファイルを作成します。parameters.hには値を調整するパラメータを記述します。

ジャイロとエンコーダの初期設定

ジャイロセンサの値から角速度を求めるには、車体が静止した状態の値を差し引く必要があります。そのため、静止状態の値を取得して保存する関数が必要です。次のファイルを編集します。

  • init.h
  • init.c

init.h

関数のプロトタイプ宣言を追加します。

init.c

関数の定義を追加します。

また、init_all関数にジャイロの初期設定を追加します。

なお、タイマ割り込みによるセンサ値の取得は、センサの初期設定が終了した後に開始したいので、init_cmt関数はここで追加したコードの下に移動します。

wait_ms関数の設定

今後、指定時間待機するwait_msという関数をよく使います。サンプルプログラムStep7から、misc.cをコピーしてプロジェクトに追加します。また、wait_ms関数が機能するように、以下の編集を行います。

  • interrupt.c
  • init.c

interrupt.c

wait_ms関数で使用する変数(timer)は、1msごとに呼び出されるint_cmt0関数内でカウントすることにします。interrupt.cに戻って、int_cmt0関数内に次の一行を追加します。

init.c

変数の初期化も必要なので、init.cのinit_all関数にtimerをリセットする行を追加します。

テスト

正常にセンサの値が取得され、車体の状態が更新されているか確認します。main関数を次のように書き換えます。

my_hm_starterkit.c

TeraTermと接続して実行させると、車体の速度と角度が表示されるはずです。

ちなみに、gyro_get_ref関数はジャイロの値を2500回取得しているため、少し時間がかかります。今回のプログラムだと最初の値が表示されるまで5秒ほど必要です。

次回

エンコーダ、ジャイロセンサ、タイマ割り込みを組み合わせ、マウスの速度・回転を把握できるようになりました。次は、迷路探索に使用する光センサの値を取得できるようにしたいと思います。

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マイクロマウス研修(kora編)[8]ジャイロとエンコーダ

こんにちは。koraです。

HM-StarterKitには、タイヤの回転を測定するエンコーダと、車体の回転を測定するジャイロセンサが組み込まれています。今回は、これらを使えるようにします。

SPIの準備

エンコーダとジャイロセンサはSPI通信を使用して値を取得します。SPI(シリアル・ペリフェラル・インターフェース)は、マイコンと外部のデバイスの通信によく使われるインターフェースです。HM-StarterKit用のSPI通信用のライブラリがサンプルプログラム内にあるので、今回もそれをコピーして使います。

サンプルプログラムのStep7から、spi.hとspi.cをコピーしてmy_hm_starterkitフォルダ内に貼り付けます。そして、ファイル -> 追加 -> 既存のファイルを追加 を選んで、 先ほどコピーしたファイルをプロジェクトに取り込みます。

また、既存のファイルにいくつか変更点を加えます。

intprg.c

まず、プロトタイプ宣言を追加します。

次に、以下の行を、

下のように書き換えます。

init.c

init.cでは、SPIの初期設定をするためspi.hをインクルードします。

そして、init_all()関数内に、次の行を追加します。この関数は、spi.hとspi.cにすでにあるので、新しく中身を書く必要はありません。

テスト

それでは、追加した機能をテストします。シリアル通信を使いますので、前回と同様にPCとTeraTermを準備しておきます。

my_hm_starterkit.c

まずは、main関数からSPI関連の関数を呼べるように、インクルードします。

エンコーダをテストするときは、サンプルプログラムStep5のmain関数を参考に、自作プロジェクトのmain関数に反映します。

実行してTeraTermに表示した結果は、このようになります。

ジャイロをテストするときは、サンプルプログラムStep6のmain関数を参考にします。

TeraTermに表示すると、このようになります。

ちなみに、init_spi_gyro(); はジャイロセンサ関連のマイコン側の初期設定を行っており、ジャイロセンサ本体の初期設定は、preprocess_spi_gyro(0x062100); で行っています。06がPWR_MGMT_1(パワーマネジメント)のアドレスで、21がsleep mode解除やクロック自動指定の設定です。詳しい情報はジャイロセンサICM-20648のデータシートに記載されています。

次回

エンコーダとジャイロセンサの値を読むことができるようになりました。次は、割り込みでこれらの値を読み込んで、リアルタイム制御に反映できるよう準備したいと思います。

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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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shotaのマイクロマウス研修6[Pi:Co Classic3 全日本大会に向けてやること]

こんにちは、shotaです。

社員研修として、弊社が販売するマイクロマウス[Pi:Co Classic3]を動かしています。

前回はマイクロマウス東日本記録会の結果と、全日本大会に向けてやることについて書きました。

[前回の記事はこちら]

今回は全日本大会に向けてやることの詳細を書きます。

やることリスト

こちらが全日本大会に向けてのやることリストです。リストはGitHubのGistで編集しており、[ここ]に公開しています。

それぞれの項目について詳細を書きます。

全日本大会の申し込みをする

参加登録をしないと参加できません。(例年、登録を忘れて参加できなくなった人がいるようです。)

[こちらのページ]で登録しました。すでに登録締め切り日は過ぎています。

 

running_maze_Dataflash_usbをベースに新規作成

Pi:Co Classic3のサンプルプログラムには、迷路の壁情報をフラッシュメモリに保存できるものがあります(プログラム名:running_maze_Dataflash_usb)。

東日本記録会ではフラッシュメモリを使っていなかったので、Pi:Coの電源を切ると壁情報も消えていました。このままではPi:Coが暴走したときに電源を切ることもできないので、サンプルプログラムをベースにプログラムを作り直します。

 

Git管理を開始する

[git]はプログラムの変更履歴を記録・追跡できる分散型のバージョン管理システムです。

gitでPi:Coのプログラムを管理することで、正常に動いた時のプログラムを記録することができます。もし、プログラムを改造してPi:Coが動かなくなったときは、正常に動いた時のプログラムにすぐに戻すことができます。

ほかにもgitの良いところはたくさんあるので、興味のある方は調べてみてください。

 

迷路情報をフラッシュに保存する

サンプルプログラムに搭載されている機能です。

 

探索中断処理を入れる

サンプルプログラムでは、探索を終了したとき(ゴールに到着したとき、スタートに戻ったとき)に壁情報を記録します。そのため、ゴールに到着する直前でPi:Coが止まった場合、それまでに手に入れた壁情報がすべて消えてしまいます。

そこで、探索中断処理を追加し、探索途中で止まった場合も壁情報を保存できるようにします。

注意点としては、Pi:Coが暴走したり止まったりした時は、間違った壁情報を記録している可能性があります。その間違った壁情報を消す機能も搭載しなければなりません。

 

最短走行中断処理を入れる

最短走行中にボタンを押すことで、走行を中断できる機能を追加します。最短走行では壁情報を記録しないので、特別な処理は不要です。

 

ゴール座標設定モードを追加

ボタン操作でゴール座標を設定できる機能を追加します。練習ではゴール座標を頻繁に変えるので、作業効率が上がります。(今までは座標を変えるたびにプログラムを書き直していました・・・)

 

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マイクロマウス研修(kora編)[7] シリアル通信

こんにちは。koraです。

今回はHM-StarterKitにシリアル通信の機能を付け足します。この機能を使うと、HM-StarterKit内の情報を、PCに表示することができるようになります。

シリアル通信の準備

シリアル通信にはSCI(シリアルコミュニケーションインターフェース)という機能を使用します。サンプルプログラム内にシリアル通信用のライブラリがあるので、それを利用させてもらいます。サンプルプログラムのStep7から、sci.hとsci.cをmy_hm_starterkitフォルダ内にコピーして、ファイル -> 追加 -> 既存のファイルを追加 を選び、先ほどコピーしたファイルをプロジェクトに取り込みます。

以前のプログラムに以下の変更を加えて、シリアル通信できるようにします。

init.c

ヘッダーファイルをインクルードします。

void init_all(void) に

を追加します。

my_hm_starterkit.c

今までのmain関数内をコメントアウトして、次の行を追加します。

書き込み基板

プログラムを書き込み終わったら、書き込み基板のスライドスイッチを実行モードに切り替えます。この設定で、書き込み基板を介してPCにデータを送ることができます。

動作確認

PC側からはTeraTermというターミナルソフトを使ってマイコンと通信します。PCにインストールされていない場合はOSDNのページからダウンロードできます。

「設定」 -> 「シリアルポート」を開き、スピードを38400に設定します。

本体の電源を入れて、TeraTermにHello Worldと表示されたら成功です。

数字の出力も可能です。C言語でお馴染みのstdio.hのprintfと似たような使い方ができます。

 次回

HM-StarterKitから値の出力ができるようになりましたので、次からセンサの値を取り込んでいきます。ゆくゆくは走行にフィードバックできるようにします。

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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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shotaのマイクロマウス研修5[Pi:Co Classic3 全日本大会出場決定!]

こんにちは、shotaです。

社員研修として、弊社が販売するマイクロマウス[Pi:Co Classic3]を動かしています。

前回はスラローム走行するための計算をしました。

[前回の記事はこちら]

 

今回はスラローム走行時の台形制御のシミュレーションについて・・・

ではなく、11月3日に開催されたマイクロマウス東日本記録会について書きます。

 

迷路を完走できました

マイクロマウス全日本大会に出場するためには、地区大会で迷路を完走しなければなりません。

[マイクロマウス各競技と全日本大会の今後について]

 

東日本記録会が今年最後の地区大会のため、自分にとっては最初で最後の大会です。

そして、無事完走できました!

走行時間から分かる通り、最短走行は失敗しています。スラローム走行で壁にぶつかりました・・・

 

全日本大会に向けて

全日本大会は12月1日に開催されます。あと1か月もありません・・・

[第39回全日本マイクロマウス大会のご案内]

残り少ない時間ですが、大会に向けてやることをまとめました。

次回から、このやることリストについてブログを書きます。

 

[おまけ]スラローム走行シミュレーションについて

Googleスプレッドシートでスラローム走行のシミュレータを作りました。

バブルチャート(真ん中の図)を使うと、走行軌跡と角速度の大きさを同時に描画できるので面白いです。

ここまで準備しましたが、大会では失敗しました・・・。プログラムを見直します。

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マイクロマウス研修[6]マイクロマウス東日本記録会

こんにちは。koraです。

今回は、東京工芸大 厚木キャンパスで開催された「2018年マイクロマウス東日本記録会」に出場した件を報告します。

マイクロマウス全国大会への出場権を獲得するには、認定大会で完走し、記録認定証を発行してもらう必要があります。この記録会が今年の全国大会出場へのラストチャンスということで、急遽参加した次第です。

結果から言いますと、無事完走することができました。また、最短走行のタイムは13.396秒を達成し、当日のマイクロマウス部門では2位となることができました。

使用したプログラムは、サンプルプログラムを少し改造したものです。光センサの閾値を会場の環境に合わせることと、その他3つの点を変更しました。

  • 180度旋回するとき、壁にバックして位置を修正。
  • グローバル角度を参照しながら方向転換。
  • 最短走行の際、超信地旋回の代わりにスラロームで走行。

特に、スラロームが成功したため、タイムを大きく縮めることができました。これらの詳細については後々ブログで解説していきたいと思います。

全国大会まで残り1ヵ月ほどです。できる限り成績を上げるため、最短経路の探索を強化したり、走行パラメータをチューニングして臨むつもりです。

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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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