あけましたので、災厄が...

昨年中はぱっとした記事も無く、面白くなかった上に年末は学生家業におわれまともな更新はされませんでした。

今年からは、やることなすことには僕は責任を取らず、誰かに責任をとってもらうことにします。



本年の抱負！

こまめに掃除する。
こまめに実験する。
こまめに計測する。
こまめにバリを取る。
こまめにねじロックする。
こまめにコンパイルする。
こまねに保存する。
こまめに辞書を引く。

などなど、まめな作業を心がけようと思います。



最近ようやく気づいたことなのですが、考えたことをそのまま口にしても誰にも何も伝わらないということです。
自分の考えている日本語と世間の日本語には少なくない差異があり、報告書やプレゼンで文章をしたためたり、話したりするときの原稿は英語のみならず、日本語の辞書もしっかり引いていかなければならないのです。

これを続けていればきっと、気兼ねなく会話が進められると信じてがんばります元年です。

サイコロ？サイクロ！

サイクロ減速機なるものを知った

というわけで、出力段の回転速度を計算。
内接ハグルマ...というやつを、外輪と内輪がすべりなしで転がるものにみたてると...

外輪半径R
内輪半径r
入力回転角度Th1
内輪相対回転角度Th2
内輪絶対回転角度ThA
とすると

ThA=Th2-Th1...............すばらしく便宜的な計算＞＞＞大きさはあっている。

R*Th1=r*Th2................すべらなーい拘束

ということになります。
で、内輪に生えてる小さい円柱(簡単のために円周上にあるとして)の中心の軌道を計算すると

x=(外輪中心)-(R-r)*sin(Th1)-r*sin(ThA)
y=(外輪中心)-(R-r)*cos(Th1)-r*cos(ThA)

となります。でTh1を0~50πまで計算したのが冒頭の動画...
R=10,r=9.5
減速比は興味がありません。
みたとおりですけど。



というわけで、そのうちCNCで作ってみようとおもう。

Adelがつばいになった①

すっかり大学祭もおわって、惨憺たる結果を残しました。
サッカーは後輩が頑張ったので良かったと思います。



バトルはマジでゴミでした。
すみません。


●いいわけ
ソフトウェアが間に合いませんでした。
開発環境が・・・
PDGが・・・
研究室の床が・・・

別にハードウェアも60%ぐらいですが。


では、片持ちでも十分な剛性を出した設計を紹介します。
まず足の回転軸。反対軸
これで片足です。
ごく一般的な平行リンクです。

足首のロール軸はありません。




で
ここら辺が片持ちです。
M4のメッキのSCM435六角穴付きボルトです。

普通に手に入るネジの中では最強。




で
外します。
ネジを締めると、ベアリングの内輪とシムリングがフレームにギューっとされます。A7075にM4をぎゅーっとやってもたぶんネジ山は元気なままのはず。

あんまりサークルでシムリングの話をすることはないので、こんな使い方もあると覚えているといいと思います。
単にネジを締めると、ベアリングの外輪がギューっとなってベアリングが仕事をしないので、写真の通り細ーいワッシャーのようなものを入れます。これで内輪とだけインタラクションすることができます。
母材側にもそれの役割をする溝があります。

ちなみにこれはフランジ付きのベアリングが2個入っています。よーく見るとわかります。
アルミを挟み込む形で挿入してありますが、ギューっとなってもフランジ間の距離はアルミの厚さよりも大きくとってあります。なので、厳密にいえば軸方向に並進するガタがあります。これは基本的に除去する必要はないです。それでもしたい場合は次のスラストベアリングを使います。

足はこれぐらいにして腰です。
左が上半身、右が下半身です。
真ん中のアルミの円板がスラスト支えています。
中に見える黒ずんだ感じのがスラストベアリングです。
針状ころ軸受という名前で売っているかとおもいます。




うごくと
左の上半身が45度ぐらい回っています。
黒いスペーサのついてるフレームに対して、アルミの円盤が回転します。

で、どういう順番でくっついているか・・・
左のアルミの円盤から
円板→軌道輪→リテーナ付きころ→軌道輪→スペーサのついたアルミの板→軌道輪→リテーナ付きころ→軌道輪→サーボホーン。

斜め文字にしてあるところが機械的に上半身と一体化してます。円盤と円板が丸棒にM3のネジ6本でギューっとくっついています。つまりこのぎゅーっというところでスラストする力があるわけです。どんなにギューっとしてもスラストベアリングの転がり抵抗以外何の摩擦もありません。もちろんスラストする面には広い面でなるべく一様な力を与えないと、薄いスラストベアリングは歪んでしまうのでだめです。

これで何がいいかというと、ヨー軸のガタがなくなります。回転ガタも並進のガタも無くなります。
サーボのバックラッシュは治りません。

実は並進のガタは嘘です。ラジアルベアリングを内部の丸棒と、スペーサのついた板との間に挿入する必要があります。そして、軌道輪→シムリング→ラジアルベアリング→シムリング→軌道輪となります。
そうすると、比類なき剛性を得ることができます。

今回は内径30ぐらいのスラストベアリングです。
10キロぐらいの2足の腰ヨーでもこのぐらい入れれば十分だと思います。

嘘です。ためしてません。



次はかいろとかそふととかを書く予定です。でわ。

大学祭は明日

寒いです、朝が。



サーボモータの指令についてCOS云々の話をしましたが、世間は3次式や5次式で補完するのが簡単らしいので、ぜひうちのサークルでも流行らせようと思います。
まずもってなんでそんなことするのか？
それは単に"ふにゃー"っと動かすのが楽しい。とかだけではなく、急激な動きによる、過電流を避けたり、いろいろといいわけです。←よくわかってない。

例えば３次関数では、、、。

f(x) = a*x^3 + b*x^2 + c*x + d

という感じで定数がabcdと４つ決定できます。

それと、時間です。

すると

f(x) = a*x^3 + b*x^2 + c*x + d
f(0) = x0
f'(0) = v0
f(t) = xt
f'(t) = vt

という感じで、始まりの一と速度、終わりの位置と速度、を与えてそれを満足する３次関数を求めることができます。
今の時刻を０として、終わりの時刻をtとおけば簡単です。

これを使って、角度を今の値と未来の値を決めて、計算すればいいですね。
はじめと終わりの速度を０と置いておけば、”すー”っと動きだして”すー”っと止まります。
ここは使ってるサーボの制御にもよりますが。KRS-4034はデッドバンドが大きいのか、あんまり意味がありませんでした。ちょっと慣性が大きいものがついてたのでマジだめでした。

他にも、複数の点を通る軌道とかでも、いいですよね。
はじめの速度は０でも終わり（中継値）の速度はある程度大きくしておけばいいですよね。

ちなみに５次関数でやれば、加速度値とかも決められますね。
でも、モーション作る時にあんまりパラメータが多いと収集つかなくなりますから・・・好みで。


後は、SHとかRXなら浮動小数点でも計算すればいいと思います。
7125も62Tでもできたんで、思いのほか重い計算にはなりませんね。
別に整数圏内でやるのも32bitもあれば、何にも考えずにできると思いますけど。

この位の事なら、もうモーションがそれなりにできている後輩たちはすぐに搭載して、明日それで動かしてくれるハズ！i believe you.


そして、今日は普通に寝るつもりで帰ってきたのにもうこんな時間。
明日の朝も寒いんだろうなぁ・・・靴下もう無いもんな。
そろそろ、毛布だけじゃなくてふとんもほしいなぁ。


それでは、良い大学祭を。

久しぶりに進捗

すっかりブログも更新せず、秋も深まりました。
あまりに間をあけてしまうと、次にいつ更新したらいいのかよくわからなくなるようです。



で、最近は2足歩行ロボットを再燃させています。そこで、サーボやらなんやらがそろってきましたので、書いておきます。

今回ご紹介いたしますサーボはコチラで購入したHitecのサーボです。
7000円/個
悪くはないお値段だと思ってます。



そして、今回はそのまま組み立てずに、サーボのポテンショを取得しようと思います。
まず分解します。そして、ポテンショの真ん中の端子に線（コレ）をつけます。
←、こんな感じ。
最初は基板上から引っ張る気だったのですが、どこだかよくわからなかったので直接。





そして、うまく外に引き出します。
わかりづらいかもしれないですけど、ちゃんとパッキンから出します。
この線はとっても細いんでかなりいい感じ。
ケースのネジにハンダ付けとかでもいいかなぁぁ。と思ってましたけど、アルミヒートシンクなのでよろしくないですね。




というのを10個ほどやります。
こんな感じ。
サーボホーンは普通に買うと4種類ぐらいついてきて、もちろんアルミホーンも付いてきます。
ロボット用ではないので、丸型ホーンは無いですけど。

別にそれほど気にするものでもないと思ってます。




というわけでした。

で、どうなるかというのが冒頭の動画なわけです。
世間の人たちは、RCサーボのケースを追加工したり、自分の部品でとっ換えたりいろいろやっててすごいと思います。そこまでやる元気はあんまりわきません。

いや、でもアルミヒートシンクにタップを立てるという作戦は今のところであってない気がします。
タップ自体はしっかりできる厚みがあると思うのですけど・・・。タップ立ててみるところまではやったんですけどね。M2大丈夫でしたよ。




それだけです。
部品の削り出しもそれなりに終わっていますが、まだパーツがバラバラなので組みあがったらまた更新すると思います。
ジャイロと加速度も乗っけるつもりです。
おそらく回路も含めハードウェアは来週末にはそろいますが、ソフトウェアをどこまで攻められるかが勝負かと思ってます。（大学祭に向けての話です。）



マイコンカーもそれとなく走るぐらいにはするつもりだけど・・・。それとなく走るっていうのは→前日走らせてみる→うん、だめだ→スピード落とす・・・・・・ということです。


まぁ、4年生なので後輩たちの邪魔をなるべくしないように気をつけます。

そこわんの星

どうも、ラジコンサーボは指令通りに動かなくて2足やってられないとおもっていました。


前回、足の軌道を開始点と終着点で関数で補完しようということを展開して、動画も上げた気がしますが部員の方々は必要性が理解できてないようなのでより具体的に、いかに搭載したのかについて下記します。

まず今回利用された関数の形について議論します。
0~piまでです。

0から1に遷移します。
最初と最後は速度０になります。なのでオーバーシュートなどは回避できるようになります。

これをどう使うかですが、まずは何も考えないで目標値までゆっくり動かしたりします。
0~piというのは単に目標までの時間の単にとして利用するだけなのでどうでもいいです。

でゆっくり1~20までpiで移動するときは
こうなる。開始時も終了時も速度一致。
なんでこれがいやなのかと言うと、急に動き出して急にとまるからである。
誰でもわかると思いますが、自転車こぎ出して走り出した時も止まる時もトップスピードなんて漫画の世界だけですね。


で問題はこれに上の関数をかけます。掛け算。すると
三種類全部表示してます。

1~20は偏差分である0~19について処理してます。
これはどうなるかというと、わかりますね。
掛けただけで、開始値と終了値はおんなじですが途中の経路が変わります。

これの傾きを見ます（普通は第一次導関数を見ますけども、おんなじです）。
はじめはゆるやかーな、斜めです。で途中から直線だった時の傾きぐらいになります（実際はそれより早くなる瞬間がありますね。）でも、開始時の速度を緩やかに動かすことがねらいなので・・・。

ここでみんな「おいちょっとまて」と思う。終了値の速度は？と思う。
だがしかし、1~20~1と動かしたい場合が多いのではないだろうか。
つまり1~20~1(0~pi/2~pi)ということ。



う～ん。あきた。

こりゃだめだった・反省

昨日です、横須賀大会に行ったのは。
もともとヘンテコマシン作ってるので、勝ちにいけるとは思ってませんけど感想はしてみたいです。今年2年目になりましたけど未だにロボットに坂道検出する機能がないので、ソロソロそれも設計に加えていかないといけないと思ってます。

2回走りました。
はじめはスネークロードに入ってから、ラインを見失い落ちました。
次は、まったく追従することなく普通に落ちました。

とても阿呆な原因です。
前日走った時に坂道でセンサが構造的に浮いてしまうことが分かったのでゴムで引っ張ることにしました。それ自体はうまく行きました。けれどもそれによってセンサがコースに押しつけられすぎてうまくライントレースできないぐらいにセンサにグリップ力が出てしまいました。
というのが１走目。
でもって、センサにつけるフニャフニャしているモノを滑りやすいものに変更しました。
そうしたら、センサとコースの距離が変わってしまってアナログセンサが仕事をしなくなりました。
というのが2走目。

がしかし、それ以前に前日の試走でもクランク突破できてなかった。


メカの調整もソフトの調整もほとんどしてなかったのですから、自分のやる気の問題です。4年生にもなって完走するロボットも作れないなんて・・・。

これです。だれの参考にもならないクソマシン3号です。
重量：１ｋｇ
トレッド200ホイールベース165ぐらい
センサアームも200ぐらい。
駆動用モータ：1　　5：1
操舵用モータ：1　　38.3：1
タイヤ径：65
両方ともファールハーバの11Wのモータです。
はっきり言ってモータの出力は抜群だと思います。
モータ一個でもかつてない加速をします。が加速し過ぎるので速度制御は比例ゲイン1に対して積分ゲイン300です。誤差1積算値10分の1に対する300です。のろーっと加速します。

1個しか駆動モータがないので、デファレンシャルギアです。カーブぐらいはきれいにまがれ・・・ません。滑って落ちます。
クランクも曲がれません。滑って落ちます。
ゆっくり走ればいいのですが。
おそらく旋回のモーメントがモータからは得られないので、ステアリング切るとタイヤのグリップ量の限界にすぐなってしまうのではないかと。
設計性能はかなり低いです。
曲がることはブレーキしてるのとおんなじになります。
残念です。

そして、エンコーダはモータにしかついてません。ステアリングにはポテンショもついてません。全部モータのエンコーダでやります。
おかげでハードウェアは位相計数2chモータドライブ2chという、素晴らしく簡素になります。
ソフトのデバッグもラクチン。内外輪の差も無ければ、ポテンショのフィルタもいらない。
モータの速度制御をPIDでするだけ（おんなじゲインではいけないですけど）。

メカはデフを組み込むので面倒ですが。
別にそれほど・・・、デフは大きめに作ったのでそんなに難しくない（同軸上にしてタイヤもでかくなった）です。



でもですね。今までのヘンテコマシンに比べたらだいぶ味のあるヘンテコ3号だと思ってるので設計方針はこれで固めていこうと思います。
つまりですね、次の大会も目指すということですよ。完走できないで終了というのはあり得ないですよね。

クランクとかで旋回が全然できないのは、（後輪駆動です）後輪もステアリングに同期して切ればなんとかなるのではと思います。そうすれば多少なりとも重心の法線ベクトルができるのでモーメントになりますね。
それでどこまで意味があるか知りませんけど・・・。やるのは半年ぐらい先ですけど。来年はRMCRあるといいな。

来年は大会で完走する。今年はこれから2足をやる（かなりやばい時間ない）。研究もぼちぼちやる（かなりやばいもちべしょんない）。

昨年の自分の創作数に比べると段違いに、何もやってない。半年度たってマイコンカー以外完成する雰囲気すら醸し出していない。

せ～つ～で～ん、です。全部行政府のせいだ。俺があんまり作業する気にならないのも、行政府のせいだ。
くそ行政府め、経済産業省め、毎年ただで夏休みにデモやりにいってやったのに。
な～んてな。

ようやく、部品がそろい始めたのです。

なんやかんや、でモータの位置制御、速度制御はうまくいったのです。
アナログセンサ（SG-105）もそれとなくうまくとれて・・・。

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で、正逆変更のとき貫通電流が生じていたのでした。
片側のPch（赤）Nch（黄）のゲートをそれぞれ見ると
これが20usecぐらい遅延した時（10kΩと2000pF）


貫通電流ということがどういうものか知らないので、たぶんですが黄色より赤色が上回ってるあたりが問題なのではないかと思う。時たま電流制限がかかる。


で
抵抗を56kΩに取り換えてみた。


問題であろうと考えていた部分はすこぶる小さくなった。が、まだ不安かもしれない。電源器は電流制限しなくなった。


で
コンデンサを3000pFにした。


さっきと変らない。電源器は電流制限しない。



つまり、この問題は遅延云々とは関係ない。
後でじっくり検討してみないといけない。

でも取り合えず動いたのでまあいいか。

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で
今朝HS-7954SHがやってきた。おそらく、出荷時期を示すであろう葉っぱシールが「年、月」じゃなくて「PASS」とだけで書いてあるようになった。

さて、今夜からは2足の設計も始めるとしよう。
いままで、マウス邪魔だなとおもい使ってなかったんですが使ってみたら、こちらの方が仕事が早い。おそらく2倍ぐらいの速度で設計ができるでしょう。まだ俺の部屋にマウスを動かすだけの空間があってよかった。
しかし、dynabookはInventorをカツカツにしかうごかせません。

残念。

もう、やばいかな。モータドライバおもしれ。

このごろは、サイバネティクスという本を読みつつ大学にいったり帰ってきたりする今日この頃です。
朝の喧騒の中、リュックを置いて本を取り出す。立ち、座り、どちらになるかはそのときしだい。どちらにせよ、１０分ほどしか読めないので、牛歩のごとく進みます。
まだ、序章といったところです。書かれたのは数学者さんのようです。
学問にはさまざまな分野がありますけど、どれもこれもはじめから全部そろっていたわけではないです。
その時代ごとの文化や政治・宗教の波の中で、「このようなことを研究すれば、社会は豊かになる。」とどなたかが考えて、多くの知恵者がさまざまに議論を重ね１つの研究分野として完成されるわけです。

そこには偉大なる先駆者が居るわけです。ある意味では宗教の開祖みたいなものでしょうか。

と、いうようなドラマが学問の成立には欠かせないです。
私としては、このような単なる知的探究心の満足にとどまらない面白さが、机に向かわせる原動力の大きな部分だと考えています。

けれども、残念なことにその成り立ちにかかわれる人というのはごくわずか、私たち大学生が知っている学問というのは、「ＡＢ学」とか「ＣＤ理論」といったものを講義で学ぶばかり、これは面白く思う人も居るのかもしれないですけど、学問的な面白さというものはないですね。
講義で得られるものは、専門的な知識とそれ見向かう専門家のものの見方考え方と人の情熱です。
本質的に学問の興味関心とはまた別のものです。

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で！

ついに例の回路にPWMをかけてみました。








先に感想を述べると、モータドライバといっても理想的なものに近づけるための現実の努力というのは理想的な状態に比べ、圧倒的に豊富なパラメータを持っているということ。

事実は語る・・・というやつですな。

今回作ったモータドライバは「フリーモードとCWとＣＣＷ」がしっかりできることでした。
（ここで言うしっかりというのはよくわからない）

で、周波数とデュティをいじって振る舞いを観察。
赤い線がPchのゲート、黄色い線がPchのドレイン
モータはファールハーバの２２３２ＳＲ？
まずは周期16msec







デュティは1/255,7/255,127/255です。
「ふーんこうなるのか」・・・どうなったら、どうなのか　という感覚が全然ないのでようわかんない。
次に1.6msec







デュティはさっきと一緒。
なんやら、ゲート電圧を持ち直すには時間が掛かるらしい。
そして0.16msec







デュティは7/255のみ。
うむ、もはやゲートにか掛かる電圧は～波と名前がつきそうだ。

で、モータを見ていた感想としては
周期長い　→　デュティに比例した回転数の変化がありそう。
周期短い　→　デュティが５割ぐらいから、ほとんど１００％で回っているぽい。

ふむ。制御するなら、周期は長いほうがいいのかなぁ？

周期が長い　→　モータがバタバタする。
周期が短い　→　モータが落ち着いてる。

周期は短い方が安定したものになるのかなぁ？





ここでなんか５０％なのに１００％みたいになってる問題について考察。
ゲート電圧が直に下がらないことが問題なのではないか・・・。その周辺の回路構成に改善すべき点がありそう。


ちなみに、教科書的な搬送周波数はもうさらに１０倍ぐらいすべき。



うむ、わからんことばかりだ。
がしかし、しっかりモータを回せる回路を作れたことはとてもうれしい。



今のところ何をどう改善するか方針すら立たないので、このままで大会へいぐ。

もーっとしっかり、FETやらと戯れる時間をサークル時代に持っておけば、いろんな回路構成が取れたんだろうになぁ。
ブレーキモードはいつ使うんだろうね。

制御モデルのPWMのときは、OFFはふりーなのかな、ブレーキなのかな・・・わからなーい。

8月も折り返し！

ふむふむ。若干忍者ブログのエディタが変わったようです。

先日、盆棚なるものを作りました。えらい、面白かったです。夏の盆と言えば、提灯をぶら下げお墓参りです。暑いなかも、ご先祖様に思いはせ「今年はこんなことがありました。」と伝得るときですね。

それはさておき、今日は研究室に一時は4人もいるようになりうれしいばかり、少しは盛んな（騒いでるのではなく）研究室に近づいて行けるとよいと思っています。電気もあるし、トイレもあるし、エアコンも付けられる素晴らしい環境なので、みんなもっと研究室に来て活発に研究なり議論なりを深めてくれればと思います。

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で、先日来MCRを図面から実物にしようという作戦が始まっているわけですが、あんまり進んでおりません。今のところ大きな想定外があったわけではないのですが、もともと作るのはあんまり要領よくすすめられるタイプではないので、ちょっと時間がやばいかなと思い始めています。
一応こんなものが進んでいます。
















大きさ、それなりに収まりそうです。まだまだ信号の配線をしてないのでこれからワシャワシャしていくのだと思います。マイコンはSH7125なので、その部分が小さくできるのはいいところですかな。
1つ、トランジスタのパッケージが破損してしまっているのですが・・・どうなんだろう大丈夫だろうか・・・。という感じです。だめっぽかったら取り替えますけど。

こんなところ


実はこの前のセンサ基板のハンダ付けもまだしてません。それより、ちゃんと削れていたのかのチェックもしてないですが・・・・。

メカの方はシャーシ、ギアボックスなりはほぼできています。回路取り付け用のパーツとタイヤを作ったら、一通り完成といったところ。
実物の写真は撮り忘れました。






水曜日にはそれとなく安心できるぐらいにはしたいものです。