ロボコン日記

90ターンだけ調整。


ターン速度は1.0m/s以上出ているはずだが、かなり中心からずれているのでまだまだである。
うまくいけばやっと初級者から卒業できそうだ。クラシック同様泥沼にはまる可能性もあるが...

今回 InvenSenseのMPU-6000というジャイロ+加速度センサをSPI接続で使用した。初めから石にプログラム可能なディジタルフィルタが付いているせいもあるが、LY3200ALH+RXマイコンのAD変換と比べるとドリフトが嘘みたいに少ない。自分が使うのは初めてかと思ったが、良く調べると去年の優勝マウスは既にコレが載っていたのか。

新作ハーフマウスは全てのデバイスが一応は動くことを確認

重量21gの機体に対して、思ったより強力になりすぎた。


そして電流を半端ないほど消費する。まあいろいろ無理やりなものを作ると難しいということです。

ハーフのほうが実装は簡単なので先に製作。


センサは他の要素をテストしてから実装予定（主に新規部品)
昨年全日本で公言した通り、本気モードのハーフサイズ吸引マウスを製作。

特徴はもちろん吸引機構だが、クラシックとメカもハードも異なる。これは正直未知数。
その他、ずっと使ってきた通信インターフェイスの一新、デジタルジャイロの採用などおそらく他のマウスではあまり見かけないであろう素子も載せている。

前回の作品は平凡なものに終わったが、今回は自分の個性を出した
奇抜なマウスに仕上がったと思う。（当然前作より制御が困難になることが予想される）

ちなみに変則4輪バージョンも設計まではしたが不採用とした。曲がりにくくなるだろうし、まずはハーフサイズでの吸引が有効かどうかを確かめたい。

P板.comより到着。送付データは基板の外形寸法が微妙に違っていた以外は特に問題無しのようであった。写真の基板4枚で料金は\3万ほど。納期と品質を考えると妥当だろう。

今回は部品を限られたスペースに凝縮しているので、はんだ付け難易度を極端に上げてしまった。またエンコーダの配線処理が意外に厄介であると見ている。

MES-6は少しでもストレスをかけるとリード線が根元から断線してしまう。カバーはあるが、中には線を留める接着剤もなく、そのままリード線と内部基板のはんだ付け部分に応力がかかる構造となっている。通常エンコーダはその内部基板にはコネクタを介して接続するべきなのだが、コストカットと小さくしすぎた故のやむ追えない措置ということだろうか。

私は趣味でも仕事でもコネクタとリード線が大嫌いである。接触不良のほとんどの原因がこれである。

先週のM0.3歯車は歯が少しばらついており、精度が少し足りなかった。

先日のCNC再調整後に改めて切削したところ、市販の歯車とも問題なくかみ合うことを確認した。

ハーフのモータマウントも適当に作ってみた。

前作よりも剛性があり、芯出しがうまくいっているようでスムーズに回った。
あとは耐久性をテストしなければならない。POMの自己潤滑に期待もしているが...
これが確認できれば、いろいろな歯車を自作する能力を得たことになる。

本業であちこちのプロジェクトに入れられて、自分の専門がよくわからないが一応制御屋の仕事もかじっているので、メカ特は気になる。
4年と少し使っているmini-CNC BlackⅡだが、円があまりにもひどいので少々ガタがきたのだろうか。今までグリースを注入する以外にメンテしていなかったので、再調整をした。
環境はLibretto60を英語版のMS-DOSモードで起動させてTurboCNCで動かしています。


真円度が悪いのは回転方向が反転するときの送りネジのバックラッシュが原因と推測。
締め直して幾分改善された。


計測は可動部分にノギスを当てて、コントローラから各軸0.01mmずつ指令値をインクリメントさせて計測した。ヒステリシス特性を測るというものである。


メカでどう頑張ってもX軸のバックラッシュは除去できなかった。ソフトで方向が反転するときだけ余分に動くようにと考えたが、turboCNCはその機能が最初からあったので設定して使ってみた。


Φ10mm円盤の出力結果
左が調整前、右が調整後。改善されていることがわかる。

部品の特性をテストしていたり、メカの詳細設計と試作をしたりしていると当初から変更したい点が多くなったので思ったより時間がかかってしまった。


0.15mmピッチがあるので、一部の製造メーカでは無理となるものがある。業務の関係もあるが、最近は0.2mmも広く感じてしまう。

m0.3　36Tの歯車ホイール一体品を加工。1つあたり加工時間は30分ほど。

使えるかはまだ試していない。

写真の下の10mm角を切り込み、CNCのパルス数と送りパラメータを0.000001mm単位で調整した。幾分良くはなったが、実質精度は0.1mmが限界のようだ。プロの加工屋と単位が2桁違う。

これからは歯車も家庭で気軽に自作できる時代が来るのだろうか？
某所で歯車を自作している例があったのでためしに挑戦。

KHKのGCSWというwebソフトでインボリュート曲線を計算してDXFでCADに出力。


出力したインボリュート曲線からそのままNCデータを作るとコード量が膨大になるので、トレース線は低い次数のスプライン曲線で近似して適当に間引いた。


NCVCでNCデータに変換。


BLACKⅡでエンドミルを折らないように切削パラメータを慎重に調整して加工。TurboCNCで細かいR命令はランタイムエラーが頻発するので、道中全て直線移動になるようにした。そのためCNCから常にファミコンのようなピコピコ音がしていた。


モジュール0.3と0.5のピニオンを作ってみた。
どちらもそこそこ製品の歯車とかみ合うことを確認。ただ0.5の歯車のほうは基準円で0.15mmほどの幅ですりこぎが発生しているのが気になる。例によって軸穴の垂直度があまり良くないようだ。もう少し調整をしてモノにすればホイールギヤ一体の車輪もできそうだ。

マイクロマウスのような小型ロボットに3相ブラシレスモータドライバを載せるのは
難易度が高い。市販の軽量RC飛行機用のアンプでも数gあり、
コネクタや基板がかさばって重い。そこで検討したのがTIの以下の石

DRV11873

最近はBLDCモータも1チップで駆動できるものが増えている。ただその多くはPCの冷却ファン向けで、回転方向や速度も固定することを前提としている。その中で上記の石はセンサレス駆動で連続電流1.5Aまで可能、さらにPWMと回転方向の2端子でマイコンから制御できるので吸引ファンに使えるのではと思って前記事のmaxon EC14flatでテストをしてみた。

結果はNG

完全に回らないというわけではないが、15000rpm以上で回すと保護機能が働いて停止してしまう。保護がはじめモータの突入電流で働いたかと考えたが、負荷付（ファン）で回したときよりも無負荷で回したときのほうが停止することが多く、さらにモータを手でロックしても保護機能は働かなかったのでちがうと判断した。オシロでこの石のモータの位相モニタであるFG端子を監視して回転数を少しずつ上げていくと、ちょうど1kHzを超えたあたりで保護機能が作動した。見た限りデータシートの保護が働く条件に記載は無かったと思うが、回転数でも制限がかかるようだ。ちなみに保護は時間経過でしか解除できない。保護の強制解除ピンがあってもいいと思うが、残念ながらこの石にはないようだ。

確かに冷却ファンをそんな高回転で回すことはないだろうから、使い方が間違っていると言われればそれまでだが。何か別の良いモジュールはないだろうか？

しかし考えてみると、高回転でも短期間の運転で耐久性は必要ないので、無理にブラシレスを使う理由もない...同じ特性のブラシモータと比較して背を低くできるのと、振動が少し小さいぐらいか？