マイクロマウス開発日誌

B4 Kishimotoです。

今年のハーフマウスです。

名前	Thrush
サイズ	62*38*12.5mm
重量	11.5g
マイコン	RX631
モータ	MK06-4.5
ジャイロ	MPU6500
センサ	OSI5FU3A11C + LTR-4206E
エンコーダ	AS5147P
バッテリ	Lipo 1cell 70mAh

昨年のハーフのマイナーチェンジ機です。
足回りの軽量化を行いました。

具体的には、ベアリングを内径2から内径1へ変更。
ギアを外注してホイールと一体にしました。
内径1のベアリングは高価な上壊れやすく、モータマウントへ圧入する際に注意が必要です。
ギアのバックラッシがうまく調整できず、モータマウントを作ってはベアリングを圧入し、かみ合わせを確かめる、ということを繰り返していたら3個壊しました。

エンコーダ用の磁石はΦ1.9×1の磁石を採用しました。
やはりノイズが乗りますが、一応使えます。
設計をミスったので磁気シールド用のスペーサ(厚み0.5mm)を旋盤で削りだすはめになりました。


さて、金沢草の根大会ですがクラシックは2位シード権取得、ハーフは特別賞、トレーサは完走という結果になりました。

3競技に出場ということで調整時間が足りず、前日まではハーフは昨年機で出るつもりでした。
試走会後、福井に戻ってきてハーフの調整するか、という段になって書き込みケーブルを同輩に預けたままということが発覚しまして、
やけくそで新作の方の調整をFFゲインから始めました。

それまで探索すらできてなかったのですが、人間やればなんとかなるものですね。翌朝には速度、角速度のFBゲインまで調整できていました。

大会当日は午前中ずっとスラロームの調整を行い、なんとか探索にて完走することができました。(おかしな挙動をしていましたが)

ハーフは完走が4台だったので4位タイムだった私が特別賞を頂くことができたのですが、まだまだ満足していません。

次は中部初級者大会に出場するつもりです。

B4のItoです。
PMステッパーハーフマウスを作ってみましたがいろいろと改善点が出てきました。
後に続いで作る人はあまりいなさそうですがせっかくなのでレポートを書いておきます。

まずステッピングモータの種類についてですが
・PM型・・・ロータに永久磁石を使用したもの.小型化しやすく安価,分解能は低い
・VR型・・・細かな歯のついた金属製ロータ.分解能が高いがトルクは低め
・HB型・・・VR型のロータに永久磁石を使用したもの.分解能が高くトルクも高い
以上の３つがあります

というわけでハーフマウスにはPM型がよさげですが分解能が１回転当たり20~40程度であるためダイレクトドライブ,1-2相励磁では制御しづらくなってしまいます。
これの改善案として自分はギアを挟んで減速させることでホイール１回転当たりの分解能を上げました。
するとギアのバックラッシがもろに機体の応答性にかかわってきました。結果,角速度の応答が悪いためジャイロによる補正もしづらくなり,回転数も上がりすぎてトルクもあまり出せていません。

また、今回用いたモータは位置決め精度が悪くマイクロステップ駆動ができなかったために仕方なくギアを挟みましたが精度のいいモータならマイクロステップ駆動させるなどの方法で分解能を上げることができるかもしれません。

余裕があったら励磁強度を補正して励磁位置を補正できるような設計で作り直してみたいです。

B3 Kishimotoです。

前回の更新からすでに半年が経ってしまいました。

今年作ったマウスの情報です

名前	Lark
サイズ	57*38*12.7mm
重量	15.3g
マイコン	RX631
モータ	MK06-4.5
ジャイロ	MPU6000
センサ	OSI5FU3A11C + LTR-4206E
エンコーダ	AS5145
バッテリ	Lipo 1cell 70mAh

実を言うとこの基板は2枚目です。
1枚目では調子に乗って1005サイズのチップ部品を選択しましたが、マイコンに書き込みできないという状態になりました。
パッドサイズが小さすぎたためのハンダ不良と思われます。
2枚目では1608サイズのパッドに1005部品をハンダ付けしています。
また、1枚目では足回りの設計を攻めすぎてダメでした。
3Dプリントしたギア付きホイールに基板で作ったモータマウントという組み合わせで設計してみましたが、実際に組んでみるとまともにギアが噛み合いませんでした。
手元で気軽に作り直せないマウントではバックラッシュの修正もままならず、2枚目ではジュラコン製のモータマウント＋市販ギアという組み合わせになりました。

他にも、
マイコンを64ピンから48ピンへ(配線は楽になったがフルカラーLEDは諦めた)
ベアリングを片持ちから両持ちへ(車軸のブレがなくなった)
基板のミスを修正(レギュレータのOUTとINが逆だった)
という修正を行いました。

こんな調子で金沢草の根大会の時点ではハードが完成しておらず、7月終わりに2枚目を発注。
ちまちま部品を実装しては動作確認、の繰り返しで9月の中旬ごろにハードが完成。
それからは関西大会で完走することを目標にモータの制御を頑張ってましたが、磁気式エンコーダの値がブレるという有名？な現象が出ました。
やはりΦ2という小さい経の磁石を使っているとさらに厳密な軸合わせが必要らしく、自分の設計ではエンコーダ基板を手ハンダで固定するというものだったので、軸が合っていないのでしょう。
もしくは、磁石をベアリングに圧入する際に叩きまくったから磁気が乱れているかもしれません。

いろいろ先輩にアドバイスを頂いて、関西大会の前日の夜までに直進とスラロームができる状態まで仕上げ、BKCのホテル(別名精神と時の部屋)で去年のマウスから探索関数と最短関数を移植する作業を行い、なんとか探索、最短を完走しました。(直線関数にバグが残っており、直線スピードを上げると遅くなるという状況でしたが)

次の中部地区大会では全面探索の成功を目標に探索の安定化を図りました。
路面の違いによる影響をもろに受け、スラロームが安定せず、試走会ではさんざんな結果でしたが、その後のA:Mac部室で行った徹夜デバッグのおかげで1回目はコケましたが2回目で全面探索に成功しました。

その後は全日本に向けさらなる探索の安定化と斜め走行の実装を行い、全日本大会に挑みました。
全日本大会は試走日から参加。
制御がクソなので、全日本の床にスラロームパラメータを合わせこむというあまりよろしくないことを行ってました。
また、自分の斜め対応最短導出は1区画ゴールに対応してないため、探索のゴール時にゴール区画を1区画奥にするというアルゴリズムを入れたりしました。

本番では
1走目
走り始めから直進でブレがあり、事前に試走台で取ったセンサ値があてにならないことを知り、ショックを受ける。全面探索途中で壁の読み間違いでコケる。

2走目
斜めなしの最短をするもゴール座標をずらすアルゴリズムのバグでゴール区画の隣にゴール。

3走目
斜め最短ならゴールできるかもと思い走らせてみるも読み間違えた部分を通り無事死亡。

4走目
もう一度探索。全面探索成功するも終了地点で謎のフェイルセーフが発動し帰ってこない。

5走目
最低パラメータの斜めで壁にぶつかりながらも最短成功。7秒008。

こんな感じでなんとかサークルにフレッシュマンとはいえ、全日本1位の記録を持って帰ることができました。

表彰式後には連日の徹夜のせいか緊張のせいか体調を崩し、サークルのみんなに迷惑をかけながら帰宅。
1日寝たら治りました。

最後に、東京工芸大の鈴木先生はじめ、大会運営スタッフの皆様、ありがとうございました。

B3 Kishimotoです。

今年はハーフマウスを作る！ということで去年からいろいろ考えていましたが、BITが一段落したので本格的に制作していこうと思います。

ちびでぃ～の2を使って目星をつけていた赤外線LEDとフォトトランジスタを実験してみました。

今回実験したのは以下の6つ

LED

	最大電流[mA]	半減角[deg]	Apertured Radiant Incidence[mW/cm^2]	Radiant Intensity[mW/sr]	Radiant Power[mW]
LTE-209	60	16	0.184(20mA)	1.383(20mA)	-
OP165	50	18	1.95(20mA)	-	0.5(20mA)
OSI5FU3A11C	100	15	25(min),40(typ)(50mA)	-	9(50mA)

フォトトラ

	Power Dissipation[mW]	Viewing Angle[deg]	Rise Time[μs]
LTR-209	100	16	10
LTR-4206E	100	20	10
SFH 309 FA	165	24	6

LEDの明るさを示す数値がバラバラというか測定方法が違うというかなんというかわからなかったので今回実験することを決意しました。



LET-209とOSI5FU3A11Cを光らせてみた図。
奥がOSI5FU3A11C。
Xperia Z1f ISO3200で撮影。

OSI5FU3A11Cのほうがスポットがはっきりしていてマウス向きと思ったのでこの時点でLEDはOSI5FU3A11Cに決定。
OP165は暗すぎて写真に写らず。
お話になリませんでした。

続いてフォトトラの実験。
ブレボに刺して壁に向けて発光、一番値が大きくなるようにフォトトラとLEDの角度を調整、という方法でフォトトラの光に対する感度を調べました。
以下わかったこと

LTR-209＞LTR-4206E＞SFH 309 FAの順で値が大きかった。209と4206の差は少なかったが4206と309の差は大きかった。
負荷抵抗は750Ωくらいがいい感じ。立ち上がり時間が気になるが、データシートでは1KΩで10μsなのでLEDを発光してから50μsくらい待てば立ち上がりきるはず。
立ち上がり時間を調べるためにLEDの発光時間を短くして5μsにしてみましたが、値は100μsの時と変わらず。やった！と思ったらarduinoはAD変換に100μsかかるとの表記を見てがっかり。
オシロで調べようにもアナログオシロでは無理でした。

フォトトラは209と4206のどっちかにします。
209のほうがViewing Angleが狭いですが、4206は可視光をカットしてくれます。
悩ましい。
今回の実験ではわからなかった立ち上がり時間の差はまた次の機会に調べます。
RXマイコンならAD変換に1μsしかかからないのでLEDの発光時間も調べられるでしょう。

B2 Kishimotoです。

新作マウスのマイコン選択を迷ってます。

RX62Tの3.3V版が製造されなくなり、631を採用すると決めていたら製造再開との情報をゲット。
しかも長期製造プログラムに入ったとか。

以下それぞれの比較(64ピン)

	RX631	RX62T
RAM	64KB	16KB
ROM	512KB	256KB
Dataflash	32KB	32KB
MTU	MTU2(6ch)	MTU3(8ch)
12bitAD変換	12	8
その他	DMA	内蔵アンプ×6

大容量RAMを取るかアンプを取るか