RCサーボの種類/動作角に関して

なんか、妙な記事が上がってたので、とりあえず書く。この辺は一応専門ではあるし、変な使い方されて無闇に壊されていくのもイヤなので…。

●世間一般、普通のRCサーボの動作と信号

若干メーカー間で違いがあるが、基本的にデファクトスタンダードになってるRCサーボってのは、仕様としては上から見て左右最大60度にサーボホーン(レバー)がスイングするようにできている。これは、多くの場合そのホーンの先にロッドを取り付け、それでステアリングなり動翼なりを動かすためで、これ以上スイングするとロッドがサーボホーンに干渉してしまうのだ。それを避けるために、左右最大60度までで使うコトになっている。実際にはマージンを考え、左右40度ぐらいまでの範囲で使っているコトも多い。だから、仕様表記における速度も、60度動かした時に何秒かかるかという数値で表現されている。

その際、入力される信号は(メーカーによって若干の数値の違いはあるものの)概ねこんな風になっている。ただし、場合によっては、左右が逆になっているケースもある。

これが大原則であり、一部の例外的なものを除けば、通常これから外れた使い方は仕様外となる。仕様から外れたパルスを入力した際の動作は未定であり、場合によってはケース内部でストッパが接触して破壊する可能性さえあるので、何らかの明記がなされていない限りは、この範囲で使用するコトをオススメする。

●動作と信号の例外的なケース、その1

一部のRCサーボには、本来のパルス幅の範囲を超えても対応できるコトを表記したものがある。この場合、信号に対する動作範囲は以下のようになる。これも、場合によっては左右が逆になっているケースもある。

このように、デファクト規格の外側まで対応し、その結果180度の範囲で動作できるようにしたものである。ロボット用として販売されてるものの一部がこのようになっている。

一方、特にアナログサーボに多いのだが、仕様外ではあるものの、同様の信号を入力することで180度動作してしまうものも実際には存在する。ただし、それはあくまで仕様外であり、動くか動かないかは不定である。また、場合によってはリニアに動作しなかったり、ストッパを破損する場合もある。

●動作と信号の例外的なケース。その2

これも主にロボット用として販売されているものであるが、逆の発想になっており、本来120度動作する信号が入力された時に、実際には180度動作するように設計されている。この場合、信号に対する動作はこのようになる。これも、場合によっては左右が逆になっているケースもある。

この場合、従来の120度の信号のままで180度の動作をするので、信号の生成方法を変更する必要がないというメリットがあるが、代わりに解像度的にアラが出易いというデメリットもある。

また、一部の引き込み脚(RC飛行機なんかで、脚を収納する奴)専用のRCサーボとして販売されているものも、このように動作しているコトが多い。

●動作と信号の例外的なケース、その3

他にも、実は動作角が270度だったり300度だったりするRCサーボも世の中には存在する。この辺りは概ねロボット用と考えてよい。

軸が回転するのではなく、伸びたり縮んだりするタイプのRCサーボも存在する。サーボホーンの先端にロッドをつけて動かすのではなく、そのロッドそのものを押し引きできる構造になっている。

また、多回転型のRCサーボというものもあって、10回転ぐらいするようになっている。これは、RCヨット等のセールのワイヤーを巻くためのものである。

さらには、そもそも飛行機の脚の形状をしたもの(往復するだけなので、サーボと言えるかどうかは微妙)もあって、結構興味深い。

●RCサーボの制御方法に起因する違い

概ね、世の中のRCサーボは、以下の3つに分類できると思う。

  • アナログサーボ
  • デジタルサーボ(専用IC方式)
  • デジタルサーボ(マイコン方式)

これらの違いであるが…

アナログサーボは、RCの黎明期からずっと存在する制御方式で、基本的にはパルス幅を電気的(アナログ的)に角度信号に変換し、論理回路は一切使用せず、アナログ電子回路のみでモーターを駆動してサーボホーンを動かすようになっている。概してPD制御になってはいるものの、(一部に例外的なものもあるが)D制御の掛かりは弱め(もしくはナシ)のため、Pゲインが上げられずレスポンスは悪い。またそのため、外乱に弱く角度を保持できないコトが多い。その代わり、あまりハンチングするような状況にはならないコトが多い。無論、無理をさせ続ければ、モーターが壊れるか、回路基板が燃えるなどのトラブルが発生する。なお、最近では一部にはアナログサーボのエミュレーションをマイコンにさせているっぽいものも存在するようである。

初期のデジタルサーボは、アナログサーボの保持力不足問題を解決すべく専用のICが開発され、概ねがっつりPD制御が掛かっている。強めのD制御による補正のおかげでPゲインを上げるコトが可能になり、外乱に対しての保持力がアップするという図式である。その代わり、負荷の重量が大き過ぎたりした場合、限度を超えると簡単にハンチングしてしまうという欠点も持っている。一旦ハンチングすると恐ろしい勢いでモーターが正逆転されてしまうため、劣化が早まる上に最悪の場合は回路基板まで燃えるコトになる。

現在のデジタルサーボは、マイコン方式になっているものが増えてきている。これは、PID制御が可能になると共に、信号としてPWMだけではなくシリアル信号も受信可能になるというメリットがある。また、シリアル信号による内部設定で特性を色々に変化させるコトもでき、アナログサーボ風に動作させたり、動作角を120度から180度に変更できたりするものもある。しかしながら、突き詰めた動作をさせた場合は、専用チップ方式と同じく簡単にハンチングしてしまうコトもある。もちろん、ハンチングさせたり無理をさせ続ければ、こちらも壊れてしまうコトになる。なお、メーカーによっては電流に制限を掛けたり、内部温度をチェックして状況を把握し、安全のためパワーダウンするような仕様になっているものもある。

従って、用途によっては今でもアナログサーボが使い易い場合もあったりするので、アナログサーボが古いワケでも悪いワケでもない。しかし、特性の違いは結構大きいので、そこを踏まえた使い方をしないと、うまく動作してくれなかったり、最悪の場合は壊れてしまったりもする。

●RCサーボの使用モーターに起因する違い

現状、RCサーボに使われている主なモーターは以下の三つだと思う。

  • コアードブラシDCモーター
  • コアレスブラシDCモーター
  • コアレスブラシレスDCモーター

コアードブラシDCモーターは、一般にはマブチモーターに代表されるような昔ながらのDCモーターで、回転子に鉄のコアがあり、それに銅線を巻いてコイルにしてあるタイプのもの。メリットとしては安い点が筆頭に来る。また、実は熱にも強いコトが多い。これは界磁用の磁石にフェライト磁石を使っているコトが多いためで、後述の希土類磁石に比べて耐熱性が高いようだ。

一方、コアが存在するため界磁用磁石に引っ張られてしまい、回転開始するまでに投入しなければならないエネルギーが大きめなので、動作としてはどうしてもギクシャクしてしまう。比較的安価なRCサーボに使われている。

コアレスブラシDCモーターは、前述のコアードとは異なり回転子にコアがない。コイル自体が整形されて回転子になっている。そのため、メリットとして回転開始するまでのエネルギーが少なくてすみ、細やかな動作が可能になる。一般にはマクソンが有名だが、国内でも並木精密宝石とかタキロンシーアイ(旧シーアイ化成)といった会社があり、RCサーボにはこちらの国内メーカーのものが使われているコトが多い。いわゆる高級RCサーボは、多くがこのタイプのモーターを使っているようだ。

しかし、デメリットとしてより強力な磁石を用いる必要があり、希土類磁石を使うコトが多いため、耐熱性に関してはフェライトに劣るようだ。また、回転子のコイル整形工程もかなり難しいらしく、全体的に高価になってしまう問題もある。もっとも、コアがない分小さく作れるというメリットもあるので、ケータイ等のバイブレータ用に大量に生産された結果価格が下がり、超小型RCサーボにも使われるようになってきたという例もある。

コアレスブラシレスDCモーターは、一般には単にブラシレスと表記される事が多い。RCサーボに使われているものは概ねインナーローターのコアレスブラシレスなので、そこを省略して表記している。これは回転子が磁石になっていて、コイルが周囲に巻いてあるという逆転構造になっている。メリットとしては、ブラシが存在しないコトによる耐久性向上と、同体積あたりのパワーが数割アップする(ブラシが占めていたエリアもパワーを生み出せるので)コトによるパワーアップが挙げられる。また、コアレスなので上記のコアレスブラシDCモーターのメリットもある。高級RCサーボに使われるコトが大半であるが、一部廉価版もあるようだ。

デメリットとしては、専用の駆動回路を設置しないと回転すらしないモーターなので、制御回路基板が大規模になってコストアップするという問題がある。また、RCサーボに入る程度の大きさのモーターだと極数もスロット数も少ないため、回転の滑らかさが今ひとつコアレスブラシDCモーターに及ばないという感じがある。また、こちらも同じく希土類磁石を用いているので、耐熱性に関してはあまり高くない。

●RCサーボの角度センサに起因する違い

軸の回転角度を制御している以上、どの制御方法でもなんらかの方法で角度を確認しているワケだが、そのセンサはたぶん今のところこれぐらいだろう。

  • ポテンショ
  • MRセンサ(単品)
  • MRセンサ(複合IC)

ポテンショは、平たく言うならボリュームのコト。サーボホーンの軸の下に仕込んであって、回転角度によって変化する抵抗値を使って角度を検知している。メリットは思いっきり安いことが筆頭だが、回路構成もシンプルになるという点も見逃せない。デメリットは寿命がどうしても比較的短い点だけど、最近のものはかなり長寿命になってきている。

なお、業界用語としてこれを「ポテンション」と言う風習があるが、これはスロットのコトをスロットルと言うようなもので、明らかに間違って広まっていると思う。自分的には気持ち悪くて仕方がないので、ここではポテンショとする。

MRセンサは単純に言えば磁力の強さを検知するセンサのこと。軸の下に小さな磁石を仕込んでおき、それをセンサの上で回転させるコトで磁力の変化させ、それを検知することで角度を割り出している。メリットは非接触なため寿命が長いコトだが、いくつかのデメリットが存在する。

単品の場合、回転角度がリニアに検知できないため、必ず補正を行う必要がある。そのため、必ず工場キャリブレーションを行わねばならない。ただ、同じMRセンサであっても、複合ICよりは比較的安価で済む。

複合ICの場合、IC内部で補正は済まされてるのだが、解像度的に今ひとつであったり、反応速度的に遅かったりして、あまり高速な仕様のRCサーボでは使えない感じがする。また、当然ながら複合ICは高価である。

 

とりあえず、思いつくままにざっと書いてみた。願わくば、上手にRCサーボを使って楽しい工作をされるコトを祈念する。

以上

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全方位センサーの反射鏡

なんか、RCJサッカーのオープンクラスでは、今度からオレンジボールのみで競技をやるってコトで、一気にレベルが上がってるみたいなんだけど、毎度のコトながらというかなんというか(笑)、見事にソコに切り込んだのがオサルくん(@yxtada)。

http://yunit.techblog.jp/archives/70016697.html

先日の中津川で、速攻全方位センサーのデモなんかやるもんだから、試合には負けたハズなのに囲まれるという妙な状況になってた(笑)。んで、ヲイラもちょっと興味を持ったので、彼のやり方を参考にちょっと自分なりに作ってみた。

作図方法は基本的に彼と同じなので割愛。3Dプリンタでプリントして、こんなのが出来上がった。ま、この辺は同じようなモンやな。

んで、これをどうやってあの反射鏡につなげるのかだが、彼が取った手法はヒートプレスだったので、それとは違う方法を試してみた。

まずはパテ盛って磨く。まぁ、この辺はホボ同じかな。成形跡のスジにシッカリと入り込ませないと磨いたらボロボロ落ちたりするので、指先をパテだらけにしてでも擦り込む。ここで使ってるのは、普通のタミヤパテ。

んで、乾いたらサンドペーパーである程度塗りムラを落とし、さらに軸を取り付けてボール盤で回転させ、金属製のヘラのエッジを押し当てて削る。ココでサンドペーパーを使わない理由は、目が細かすぎてスジの中のパテを掻き出してしまうから。

上側のは、パテ盛って乾かした状態。下側のは、ボール盤で削ったあと、見ればわかるけど、この段階でももう既にある程度の光沢が出るぐらいでないとマズい。もっとも、実はどうも少し削りすぎた感もあったりもする(^_^;)。

で、ヲイラはココに、極薄のフィルムを貼って鏡にしようと考えた。貼るのはコレ。

http://www.hasegawa-model.co.jp/product/tf1/

極薄のフィルム素材で、曲面にも貼り込むコトが可能という優れもの。これをテンション掛けながら貼ってみた。

かなりテンションを掛けないとこんな感じにはならないが、特に破れるコトもなく、無事ミラーになった…とはいえ、細かいシワが結構残ってしまったのではあるが…。あと、やはり研磨がイマイチで、スジは残ってるわ若干デコボコはあるわ…(^_^;)。

一応粘着性のあるシートだけど、やはり剥がれやすそうな感じではある。なので、アクリルパイプにシートごとハメこんでしまおうと考えている。とりあえず今のところ、この向きに置いておけば剥がれて行く感じはしないのではあるが…。

ヲイラはこのままコレを組み立てて実験してみようと思っている。まぁ、何かの参考になればイイかな。

あと、ちょっと値段が凄いらしいのと、やはり研磨が重要なので手が出ないんだが、こんな塗料があるらしい。

http://www.protoolshop.net/paint/hypermetal/17690.htm

こちらも、参考までに…

(この項は、試作が進んだらまた更新します。)

 

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ロボカップジュニア雑感

そういうワケで、この金土日(2017/03/24〜2017/03/26)に岐阜県の中津川で行われたロボカップジュニア(以下、RCJ)を観戦してきた。

会場の立地とか色々言いたいコトはあるけど、それはちょっと脇に置いておいて、大会に関していくつか思うところをメモしておく。なお、ヲイラは基本的には自律型にしか興味がないので、自然とサッカーのお話のみになるのはご容赦いただきたい。

●ロボカップジュニアの意義

基本的には、元々のロボカップも含め技術の向上という目的がかなり大きい大会であるという認識であり、あまり勝ち負けのみに拘るべきではない大会だと認識している。参加選手は未成年を主体としており、年齢制限が厳格であり、ある年齢になったら参加できないという時限型の大会である。

とはいえ、勝たないコトには上位の大会には出られず他所のチームと対戦できないし、対戦しなければ新たな知見は得られないというコトを考えれば、ある程度は勝つことも考慮せねばならんという微妙な部分も持っているのだろう。

RCJのルールとして、機体の製作はすべて選手本人たちに委ねられ、大人は関与してはいけないという大原則がある。参加選手の技術の向上という観点からすれば、これは当然の措置だろう。そのため、大会会場ではパドックやコートは選手とスタッフのみ立ち入りが認められ、それ以外の親御さんメンターさんは、みな観客席からの観戦しかできないコトになっているし、成績上位者については製作したロボットに関する聞き取り調査を行って、実際に本人が製作しているのかの確認も行われている。

当然、比較的年齢差の激しい大会でもありいくつかのクラス分けが存在する。現状のクラス分けはそう悪い感じはしないなぁという印象だ。

●大人の関与の問題

やはり未成年主体の大会であるためか、親御さんや先生がシャシャリ出るケースが結構あるようで、それが色々と問題になっているようだ。実際問題、今回の会場でヲイラが見かけたシーンとして、

  • 機体やノートPCをパドックの外(=大人の居場所)へ持ち出して大人に指南してもらう
  • 観客席からケータイで電話をし、パドック内の選手に指示を出す

といった行為が散見された。外部持ち出しはゲートキーパーがきちんと仕事をすればかなり防げると思うが、ケータイで指示を出すのはかなりチェックが難しいだろう。音声ならまだしも、チャット等になればほとんどわからないだろうし。

また、特に部活とか地域団体系に多いようだが、過去の機体の情報をそのまま引き継ぎ、「技術の継承」を基本として活動している団体がある程度いるようだ。こういった行為は他の大会では普通に認められるコトだろうと思うが、はたしてこのRCJでそういう行為は褒められるコトなのだろうか。

同様に、特定の団体の中で特別に設計された部品を使うのも同じで、その部品が一般に公開されていない部品である場合、その団体に所属する選手に、その団体に関わる大人が便宜を図ってるとも考えられるワケだ。そういった行為は本来のRCJの意義に照らし合わせて、果たして良いことなのだろうか。

もちろん、多くの場合は参加選手が自分で半導体を作ったりはできないように、ある程度「すでに大人が作った部品」を使うのは当たり前ではある。しかしながら、その部品がクローズドな範囲でだけ流通している場合、それを一般に手に入る部品と同義に捉えるのは、かなり難があると思う。

同じことはソフトウエアにも当てはまる。巷に公開されているソースコードを引っ張ってくるのであればまだ問題はないかとは思うが、過去団体に所属していた選手が使っていたソースコードをそのまま引き継ぐような行為があるのだとすれば、それは明らかに「本人が作った物」ではない。コードは目に見えては分からないから判断するのは非常に難しいけど、少なくとも本来のRCJの意義からは逸脱しているのは間違いないだろうと思う。

こういった行為に関しては、もちろんルールで排除されるベキことだとは思うが、そもそも周囲の大人がキチンと判断をし、本来の意義に反することをしないようにするのが大前提ではないだろうか。恥ずべき行為をしているのは、基本的には大人の側なのだから。

したがって、ヲイラは周囲の大人に関しては、こんな風に行動していく必要があるのではないかと思う。実際問題、ヲイラ自身も色々と助言を求められるコトがあるが、基本的にこのやり方に則って行動しているつもりだ。

  • 助言等に関しては、ネット等のオープンな場で行う
  • スペシャルな部品は、その流通を公開し、誰でも手に入るようにする
  • ロボカップにしか使えないような部品の配布はしない
  • 過去のソースコードを引き継ぎたいなら、そのコードはオープンソースにする

といった感じであろうか。フェアさ、選手の技術向上、それらを合わせて考えれば、基本的には「選手が使うモンはみなオープンになっている」というコトが大前提にならねばならないのではないかと思う。

●バッテリ問題

以前からリチウム系のバッテリに関してかなりの迷走が見られるRCJ界隈であるが、今回も呆れた規制が掛かっていて、ある意味「損害賠償」モノだなぁという印象しかない。

リチウム系バッテリの危険度については、もちろんこれまでにも何度も議論されてきているし、実際問題、いくつかの事故が発生してもいる。しかしながら、これも相変わらず妙に過大判断してしまっているフシがある。

LiPoとLiFePoを同じ扱いにして一様に規制しているのも呆れるが、充電器の安全性に関してPSEマークを基準に置くに至っては、明らかに技術的な考察が行われていないのではないかと考えざるを得ない。このマークはACコンセントに繋ぐ機器としての確認をしているだけで、充電器としての安全性など全く担保していないのだから。

そしてなにより、こういった充電器は本来RC用であり、屋外で使用されるコトを前提としている。すなわち、乗用車等のバッテリから電源を取ることを前提としており、DC12V電源で動くものが大半である。これはつまり、大半のRC向け充電器にはPSEマークなど表示されていないコトを意味する。このせいで、今回新たに何万円もする充電器に買い直させられたチームが複数存在すると聞いている。

さらに、バッテリと充電器のペアに関して、メーカー推奨条件のない組み合わせの場合は1C充電に制限するという馬鹿げた規制まで掛けている。その結果、試合経過に対してバッテリの充電が追いつかないために、大量のバッテリを発注、ホテル等で充電をしておき、会場での充電には期待しないようなコトまでなされている。これも、無駄にお金を使わせるだけの規制だし、仮にホテルで充電して万が一問題が発生したとしても、大会としては感知しないという甚だ無責任な考え方によるものと言わざるを得ない。

これらに関して、無駄に何万円も費用を負担する羽目になったケースに関しては、大会運営側に対して損害賠償を請求してもイイぐらいのお話ではないだろうか。オマケにこれらの規制は大会のほんの数ヶ月前に発表されており、明らかに無駄な混乱を招いているとヲイラは思う。

また、これまでの装備が安全でないというのなら、それを大会運営陣は証明したことがあるのだろうか。実際問題、他にもロボット大会は多数あり、今やリチウム系のバッテリはどこでも普通に使われている。それらの大会で、DC12V電源の充電器「だから」トラブルを発生させたなど、そういった情報が多数存在するのならまだしも、ほとんど聞かないレベルではないだろうか。今回のこれらの規制は、大会運営陣のあまりの無知が原因になっていると判断せざるを得ない。

RCJの意義が技術向上にあると考えるのなら、大会運営陣自体が現在どういう技術がどうなっているのかの最新情報をきちんと把握、判断するのが当然であろう。今の運営陣にはそれができないというのなら、そもそもそんな人達がこの大会の運営をするベキではないだろう。運営陣の人選の再考と入れ替えが必要ではないだろうか。技術の分からない者が技術を語ってこういった馬鹿げた規制を行う行為自体、技術の向上を大幅に妨げるのだから。

●大人向けの大会

ヲイラ自身はもう10年以上前からロボカップ関係になんらかの関わりがあるのだが、ここ最近のRCJの、特に今年で言えばWSOやWSLのレベル向上には目を見張るものがあると思う。

あれだけの制御をきちんと行うのは、正直な話、大人でも結構大変だろう。ましてや、WSOは2017年の世界大会からは赤外線ボールを改め、シニアのロボカップと同じオレンジのボールを使う事が規定された。こうなると、カメラを用いた画像処理が必須になってくる可能性が高く、大人でも躊躇しかねないレベルだと思う。

もっとも、若い衆はやはりエネルギーがあるし、なによりこういった処理のためのコードにはオープンソースになっているものが多いので、上手にそれらを組み合わせて仕上げてくるものと思う。また、それが「世界」では当たり前のレベルだというコトなのだと思えば、「できない」とは言えないだろう。

一方、ここまでレベルが上がってくると、大人であってもまとめるのが大変であろうと思える分、実は触手も動かされるというか、挑戦してみたくなるのも人情だろう。実際問題、ヲイラ自身テストベンチレベルではあるが、設計を楽しんでみたりもしている。

なので、例えばWSOに関してはシニアクラス(もしくはOBクラス…一般にはオヤジリーグか?)の創設を期待したいと思う。現行のWSOはそのままにし、別途年齢無制限のクラスを用意して、大人の参戦を募ってもイイんぢゃないかと思う。

そして、その参加の際の条件として、「設計情報の全てをネットで公開せよ」と義務付けておけば良いのではないだろうか。そうすれば、これから勉強をしていく未成年の人達にも良いヒントが供給されていくだろうし。

以上

(他にも気づいたコトがあれば、順次追記の予定)

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デジタルオシロ、買っちゃったぁ(笑)

そういうワケで、こんなお仕事やるなら必須アイテムの一つであるデジタルオシロをゲットしやした。モノはこんな奴。

LeCroy WaveRunner LT584L

仕様はこんな感じ。

  • 4chデジタルオシロ
  • 帯域1GHz
  • 最高サンプリングレート4GSample/Sec(単発動作時)
  • 等価サンプリングレート50GSample/Sec
  • メモリ8Mワード(2ch動作時)、4Mワード(4ch動作時)
  • 画面サイズ8.4インチ

ちょっと派手なスペックに見えるかもしれませんが、2001年製のおかげでゲット金額は税込13万円程。最近の格安デジタルオシロが新品で買える値段だけど、この仕様はそうそうないでしょー(笑)。

一応、大手家電メーカーの社内校正ラベルが2014年だったので、とりあえず信じるコトにしといてます(^_^;)。プリンタも付いてるけど、紙はもうないし使わないので無視。軽く落とした雰囲気もなくはないけど、動作としては無問題。

で、なんでこれを選んだのかなんですが、まずHブリッジのゲートのオーバーラップの確認をリアルタイムでやろうと思うと4chが必須なんですね。本当はブラシレスやろうと思うと6ch欲しいけど、そんなもんは夢のまた夢なので、とりあえず4chで我慢。

帯域は、マイコンのクロック周りのチェックをやるとすると、今使ってるのでも16MHz発振ですから、その7倍高調波ぐらいまではないと矩形波にならないので、軽く100MHz以上はないと話にならないワケです。今後はさらに上昇するコトを考えると、少なくとも500MHzは欲しいなと。

サンプリングレートは、当然基本的には単発現象でチェックしますから、この周波数のさらに4倍以上は欲しいよねって感じですかね。なので、あっという間にGSample/Secオーダーになっちゃうんすよ。

あと、ちょうど上記の写真の画面にもあるんだけど、こういったシリアルデータのサンプリングをやった時に、一発でパケットの大半をキャプチャ(黄色い方)して、あとで拡大(オレンジの方)して細かいトコを(デジタル的にもアナログ的にも)見ていきたいので、Kワード単位のモノはハナからアウトオブ眼中なワケです。トリガ条件をあんまり厳密にしなくても、とりあえずキャプチャしてから考えればイイので、ラクチンなんですよね(^_^;)。

で、そんなスペックのモンを現行品で買おうもんなら、軽く100万円は吹っ飛ぶワケですわ(爆)。この世界、事実上の青天井なので、上を見始めるともうとんでもないコトになります。数百万円とかザラですからね。

ところが、世界の有名メーカー製のこの辺のスペックっつ〜のは、実はもうすでに10年ぐらい前には達成してるワケです。であれば、その当時の最新モデル(=10年落ち)ぐらいのを探せば、まぁソコソコの値段で買えるだろうなという感じなんですね(^_^;)。

このオシロのメーカーであるレクロイってのは日本ではマイナーですが、結構ハイスペックのオシロを多数出してるトコなんす。しかも、オプションも結構豊富で、電流プローブとかも専用品を出していて、接続するだけで自動的に電流表示に切り替わったりします。次は電流プローブを探してますが、コレだと専用品が見つかれば非常に簡単に扱えるんですよね…その代わり、超高価ではありますが(^_^;)。

無論、難点もいくつかあって、まずデカい(笑)。いや、画面がデカいのはイイんですが、奥行きも30cm以上あって結構嵩張ります。おまけにウルサイ。デッカイファンがブンブン回ってます。そりゃ2001年の頃の技術でこんなスペック叩き出そうと思ったら、放熱しないとどうしようもなかったでしょうからね(^_^;)。

あと、あの当時の流行だった気がするのですが、バーチカルの操作系がチャンネル毎になっていないのは意外と辛いんですよね。毎回チャンネルを選択してからでないと操作できないので。

でも、一応ある程度の算術演算機能も持っているみたいなので、おいおい色々に使っていこうかなと思います。将来、多少でも余裕ができたら、もっといい奴に置き換えていけばイイわけですし。

とゆーワケで、ヲイラの相棒追加のお知らせ(又の名を、見せびらかし)でした(笑)。

 

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Kinetisという楽しいマイコン

ここんとこ、お仕事も絡んでマイコン弄りをやってる時間がまた増えてきた。これは自分にとっては非常に楽しい時間なんだけど、たぶん普通の人から見たらワケわからないんだろーなとも思う(^_^;)。おまけに、扱ってるマイコンは巷で販売されてる基板に載ってるような奴ぢゃないしな。

で、折角なのでここんとこずっと使ってるKinetisのマイコンをちょっと紹介してみようかと。

試作中の基板

モノはFreeScale…今は買収されちゃってNXPになっているが…が出してるKinetis。これのLシリーズをここ数年ずっと使っている。これ、マイナーなんだけどかなりの素敵仕様なのですわ。

●コア

コアはCortex M0+なので、重い算術演算をしない限りは概ね問題なし。クロックも48MHzまでイケるし、開発環境としてもSWD装備なので最近の環境から好きな奴を使えばいい。ぶっちゃけ、トラ技ライターでもある程度までは動くし(^_^;)。もっとも、トラ技ライターではなんかバイナリサイズ8KB超えぐらいでコケるようになったので、今はNXPのLPC-Link2でデバッグしてるけど。

●パッケージ

パッケージはいくつかあるけど、その中に5mm角の32pinQFNってのがあって、一般の実装屋さんで実装して頂ける点を考えると、ほぼ最小サイズに近い。BGAとか、結構嫌がられるみたいですからね(^_^;)。上記の写真のがまさにソレ。ケータイ撮影なのでちょっとボケてるけど。

RCサーボの基板なんて、酷いのになると1cm四方以下だからね(爆)。それでも4層を使わず、両面にしてるヲイラ(笑)。そんな時、このパッケージサイズはありがたいのよ。

●タイマ

タイマが複数装備されているんだけど、そのうちの一つがなんと6ポートも持っていて、なおかつ独立してPWM幅を変更できる。これ、BLDCやる時には結構対応がラクなんですわ。

さらに、専用のインターバルタイマもあって、割り込みだけ発生させられるので、制御周期なんかはそっちを使えばいいし、オマケに様々なトリガも自動で掛けられるようになってるので、そういう機能も結構素敵だったりする。

●ADC

どういうワケか、ADCの分解能が16bitもある。サンプリングもそこそこ速いうえに、ハードウエアによる平均処理まで可能。実はこのマイコンを採用する決め手の一つがココ。

RCサーボの場合、120度のスイングの中で0.1度をキメてくれと言われるんだけど、機構的には180度スイングも可能な構造になっているために、ポテンショはマージン込みで220度なんてのを使っている。

分解能0.1度を220度上で実装しろってコトは、2200ポイントでキッチリ止まって欲しいワケで、この時点で11bitでは足りず、12bitでギリギリ。しかも、それでは微妙に前後するし制御もシンドいワケで、さらにその4倍ぐらいの分解能が欲しいってコトになる。また、通常ADCの下1bitは結構揺れるので使い物にならない。この時点で既に15bit欲しいんだよね。

でも、ほとんどのマイコンのオマケADCって12bitなんだよね。色々調べたけど、あんまり他にはこのレベルのADCを積んでるのは見ない。実際問題、過去の製品で12bitで実装されてた時期のものは、やはりちょっと分解能的に難があったように思うんだけど、概ねその問題はコレで解消しちまったんだよな(笑)。

●消費電流

こんだけ色々あって全部稼働状態にしていても、せいぜい数mA程度しか流れない。某社のマイコンだと、下手すりゃ数十mA流れてたワケで、バッテリ駆動の装置としてはこの差はデカい。

特にホビーロボットの場合、20軸程度は普通にあるワケで、仮に20mAでも400mAもの消費になってしまう。これではバッテリはどんどん消費されちゃうよね。

●値段

こんだけ美味しい仕様で、なんとバラで購入しても単価200円台半ば。量産で数千個ってなってくると、100円台の前半だったりする。いやぁ、恐ろしい時代だよね…48MHzの32bitマイコンがこの値段ですよ(^_^;)。オマケに普通にデジキーとかでも買えるし。

とまぁ、色々ヲイラ視点で色々書いてみた。でも、コレももう数年前のチップなので、今はまだコレを使っているんだけど、将来的には別のシリーズのを使ってみたいなぁとは思ってる。実は他にもチョイと興味深いのがあるんだよねぇ、ココ(^_^)。

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ドライバのお話

ちょっとこんなエントリ-を読んだので、自分の思うトコロを少し…

ホビーロボット作るにしても、単車やクルマを整備するにしても、なんらかの形でドライバが必要になるんだけど、さすがに一部のビンテージなモンを除けばマイナスドライバの出番はかなり限られてる…たぶん、なんかの調整用とかツマミの固定ぐらいかな。なので、マイナスに関してはあんまり思うトコロはない。

いわゆるプラスドライバの出番は非常に多く、下は00番ぐらいから上は単車だと3番ぐらいまで出番があったりする。で、先のエントリーにもあるとおり、この番手の違いは先端の尖り具合の違い(数字が小さい方が尖っている)なので、ドライバが大きすぎれば噛み合いがハマらず、逆に小さ過ぎればハマるものの先端がつっかえてしまい、大きなガタが出る。

噛み合いがハマらない方はまず回ってくれない(スベるだけ)からまだイイのだが、ガタが出る方は一応回せてしまうコトも多い。けど、これはドライバとネジの双方の寿命を縮める行為だったりするので、実は絶対にやっちゃイケナイんだよね。プラスドライバは、ネジにきちんと合ったものを使わないとダメ。でないと頭をナメるなどのトラブルになる。

で、合ってるドライバを使っても、回し方がダメだとやっぱりトラブルの元になる。プラスドライバにはカムアウトって問題があって、回そうとするとドライバが外れる方向にもチカラが掛かってしまう。従って、通常プラスドライバを使う場合は、押し7割、回し3割ぐらいのチカラ配分で使わないといけないんだな。特に、締めてあるネジを緩める時と、ネジを締める最後の瞬間は、これが非常に重要になる。でないと簡単にカムアウトし、最悪の場合はネジ頭をナメるコトになる。

この辺の問題もあってか、最近の単車やクルマでは実はプラスドライバの活躍の場所は結構限られてて、大半はボルト(六角頭)になっているみたい。

で、ホビーロボットの場合、使うネジ径もかなり細くてM2とかM3近辺がほとんどだろうから、さらに怖い。M2ぐらいになってくると、頭の形状によっては0番あたりのドライバが必要になってくるコトになる。こんな細いのを確実に締結し、また舐めずにバラせるのって、それだけで結構大変なんだよね。ちょっとチカラを抜くと簡単にカムアウトするし。

ただ、ここ最近は実はこれに関してもう少しラクな方法が存在する。いわゆるトルクス頭のネジを使うコトである。六角穴では細すぎて簡単に舐めてしまうが、トルクスだと舐める心配も激減する上に、ネジを回す時に押しが必要ない。なぜなら、構造上カムアウトするコトがないからだ。つまり、回すコトに集中できるワケである。

この事による整備性の向上は、結構計り知れないモンがあると思う。難点は工具もネジ自体もソコソコ高価だという点ぐらいであろうか。

ちなみに、ヲイラが使うこの手のドライバは、基本的にはPB製が多い。これは、使い込んでも先端形状があんまり変化しないので、長く使えるためだ。ただし、値段もハンパなく高価なので、普通の人には進められない。種類としては、プラス、トルクス、六角をある程度持つようにしている。特にトルクスに関しては、巷の安物を使うのはおすすめしない。ほんの少しチカラを掛けただけで、簡単に先端がネジれるような品物もあるからだ。

これらのドライバの購入先はアチコチだが、ヲイラは最近はアキバでは高架下の工具屋さんへ行くようになった。ポンバシなら、五階の一角にある工具屋さんかな。

とりあえず、思いつく限り書いてみた。そういうワケで、正しい工具で安全な作業を心がけましょう。

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VS-RC003(HV)による自律動作の考え方

先日の神戸で開催されたROBO-ONEにて、初めてAUTOが行われたワケなんだけど、たぶんアレ見て「自分も」って思ってる人は少なくないと思う。けど、今AUTOに参戦されてる方って結構ハイエンドな方が多いみたいで、早々真似できるってワケでもないと思う。

でも、実はもともと関西にはロボチャレンジという大会があり、もう何年も前から自律競技である「さがしてポン」が行われてきた。相手は単なるスチロールの球だけど、センサで相手を探して移動し、叩き落とすのは考え方としてはAUTOとそう変わらない。自律動作に関しては、実はすでにある程度のノウハウが存在するわけだ。

なので、ココでは既存のロボット用マイコン基板であるVS-RC003(HV)…以下、VSRC…とRobovieMaker 2…以下RM2…を使った自律の考え方について少しメモを残しておくコトにする。どなたかの参考になれば幸いである。なお、それぞれの基本的な使い方についてはすでに習得しているものとして記述するので、基本的な部分に関しては別途学習をお願いしたい。

●VSRCとRM2を使って自律を行うのに重要なポイント

VSRCとRM2にはちょっと独特な機能があって、これが自律を行うのに重要な意味を持つので、まずそれらを列挙してみる。

  • 変数…VSRCには変数の概念が存在する。初心者はあまり馴染みがないかもしれないが、ちょっと使い込むとすぐにこの概念が重要になってくる。実は自律を実装する上でも、この概念が非常に重要になる。なお、変数の一覧表はココにある。
  • アイドリングモーション…このモーションは「何もしない時に発動される」という仕掛けなのだが、これも自律を実装する上では非常に重要な存在になっている。
  • 操作マップV2…元々コントローラのボタンを押してモーションを発動することを前提としたV1に対し、V2ではモーションの発動条件がかなり多彩になっており、その中に「変数の値に一致すれば発動」という恐ろしく強力な仕組みが入っている。また、V2はリスト形式になっており、上から順番に発動条件を評価するようになっている。
  • 変数番号251…この変数は、元は読み出し専用だったのだが、実は書き込めるコトが判明し、今は資料にも書き込みOKになっている。この変数に1を書き込むと、全てのサーボがフリーから作動開始するようになっている。また、0で脱力するようになっている。

さて、RM2のマニュアルを見ると「オートデモ」という機能があるコトに気づく。電源を投入すると自動的に動作を開始する機能なのだが、実は自律競技をやる場合には、以下の三点の問題があり、お勧めできない。

  • 単一モーションファイルに全てを記述しなければならない
  • 電源投入後すぐに動作するので、試合開始のタイミングを取るのが難しい
  • 電源を切るまで動作してしまうので、一旦荒ぶってしまうと止めようがなくなる

なので、自律競技を実装する場合、操作マップV2を使って通常のバトルと同じようにリストにモーションを登録するという形をお勧めする。

●基本的な自律動作の考え方

この競技では、基本的にはセンサの値によって行動を決めるというのが基本的な流れになる。当然、その行動を決めるアルゴリズムをどこかに記述するコトになるのだが、これをアイドリングモーションの中に全て記述する。ただし、実際に機体を動かすコトは、このモーションでは一切行わない。単に立っているだけのポーズを一つ指定しておくだけである。

そして、ユーザが任意に使える汎用変数の一つ(例えば80番とか)を「行動指示変数」と考え、ここに、センサの値に基づいて判断した次の動作(前進とかターンとか)を指示する値を代入してアイドリングモーションを抜けるように記述しておく。もちろん、この値の意味づけは各自の自由だが、後述の操作マップV2の設定と合わせておく必要がある。また、0は後述する理由のために、空けておく。

操作マップV2は、先にも書いたがコンントローラのボタンの代わりに変数の値に沿って起動するモーションを決定するコトができる。ここで必要なモーションを登録する時に、上記の「行動指示変数」の値との一致で発動するようにセットしておくと、アイドリングモーションで決定されたモーションが発動するコトになる。

ただし、そのままではそのモーションが終わった時にまた操作マップV2のリストの最初から評価され、再度同じモーションが発動してしまうので、各モーションの最後で「行動指示変数」に0を代入してクリアしておく必要がある。そうすることで、またアイドリングモーションに戻ってくるワケである。指示値で0を使わないようにするのは、このためである。

センサの値をいつ読むかという問題に関しては、アイドリングモーションの中で読んでも良いし、何らかのモーションの途中で読んだ値を任意の汎用変数(「行動指示変数」以外のどれか)に代入しておいて、後でアイドリングモーションでその汎用変数を読み出して確認してもよい。

これを繰り返すコトで、ある時はセンサの値を元に移動方向を決め、ある時はリングから落ちないように回避し、ある時は相手がいないので移動し、ある時はパンチなり攻撃を繰り出すという動作を行うコトが可能になる。転倒した場合も、アイドリングモーションの冒頭で加速度センサの値等を確認するコトでそれを検知し、起き上がりモーションを発動する指示を「行動指示変数」に書き込めばイイわけだ。無論、操作マップV2にはそれに対応する起き上がりモーションが登録されており、当該設定値で発動するようにセットされている必要があるが。

また、すでにお気づきかと思うが、実際に動作させるモーションは通常のバトル等で使っているファイルをそのまま流用できる。末尾に「行動指示変数」クリアのための記述を一つ追加するだけだ。なので、動作のソレゾレに関しては別々のファイルだし、独立して調整できるし、バトル用と共用にできるので、作業に無駄がなくなる。1ファイルに全てを記述しなければならないシステムでは、こうはいかない。

●さらに追加としていくつか…あと危険回避の方法も

上記の実装を行い、ロボットの電源を入れても、実はそのままでは動作しない。なぜなら、当然ではあるがセレクト=スタートしてないので、脱力したままだからである。かといって、任意のタイミングでセレクト=スタートを行うと、内部的に自律動作してる途中で動作を開始してしまうコトになる。これは危ない。

かといって、アイドリングモーションの冒頭で変数251に1を代入してしまうと、今度は荒ぶった時にいくらセレクト=スタートしても、またアイドリングモーションで作動開始してしまい、いつまでたっても止めることができなくなる。

この問題を回避するためには、マップ移行機能を使うのがお勧めだ。

もともと4つのマップが実装できるようになっていて、デフォルトで起動するのは<00>のマップなので、そのマップはアイドリングモーションとして普通に立っているだけのモーションを設定しておく。で、例えば<01>のマップに上記の自律を実装しておく。

そうすれば、起動時には立っているだけのモーションなので、この段階でセレクト=スタートを行い、リングの上に立たせるコトができる。ついで、ファイトのコールでマップ切り替え操作を行えば、後は勝手に自律で動作を開始するというワケだ。

また、汎用変数の値が起動時に不定である可能性も考え、<00>のマップのアイドリングモーションにおいて、「行動指示変数」に0を代入してクリアしておくこともお勧めする。

無論、操作マップV2では任意の操作でマップ切り替えが可能なので、そこをどう設定しておくのかは各自の設定に依存する。重要なのは、自律のマップをデフォルトにしないコトだ。

なお、危険回避のため非常時に停止させるために、コントローラの何らかの操作で変数251番に0を書き込み、脱力させる仕掛けを仕込んでおくことも重要だと思う。

 

取り急ぎ、ざっくりと書いてみた。なにか追加すべきコトがあれば、おいおい追記していこうと思う。

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我が懐かしのSan Jose

今年のWWDCが、再びあのSan Joseで開催されるらしい。1993年に初めて行かせてもらい、1997年から2003年までは連続して行くハメになったのだが、確か2003年からSFに移動しちゃったんだよな。

なんで連続して行く羽目になったのかというと、OSに激変がダブルで加わってデバイスドライバ関係が大変なコトになったから。1993年の時も、当時ストレージ用インターフェースだったSCSIの管理方法が大幅に変わるってんで、慌てて行って情報収集してたんだが、1997年辺りは「次期OS」として開発されてたCoplandがデバイス管理を全面変更するってんで、(ごく一部の連中だけ(笑))大騒ぎになってたんだよね。世界中でミーティングが行われ、WWDC以外でもアチコチに行く羽目になった。

しかも、(ご存知のとおり)Coplandがボツっても騒ぎは終わらなかった…MacOS Xの話が矢継ぎ早にやってきて、そこでのドライバシステムの情報が錯綜してたからね。ある者はNeXTのDriverKitだと言い、ある者はLinuxのドライバシステムだと言い、全く先が見えなかったんだよな。結果どうなったのかと言えば、実はCoplandでやってたシステムをホボそのまま移行するコトになった。結局のトコロ、当時の既存のUnix系のドライバシステムでは、USBみたいな活線挿抜に対応できなかったからと聞いている。

そんな感じでしばらく通っていたSan Joseなので、今でもコンベンションセンターの周辺はある程度覚えている。どうも当時の店もまだ残ってるらしいので、初めてSan Joseへ行く人向けにちょっとだけ書いておこうと思う。iOSからこっちの業界に来た人には初めての場所になるんだろうし。

●交通

あの当時もたぶん今も、San Jose国際空港(SJC)への便はそう多くはなく、大半はSan Franciscoの国際空港(SFO)にて入国するコトになるだろうね。SFOから先は、あの当時は結構大変だった(ホテルシャトルとかを利用したり…)けど、今は公共交通機関だけでSan Joseまで移動できるハズだ。SFOにはBARTが接続してるが、これで一駅移動するとCaltrainの駅に出る。これに乗って南下するのだが、どうも当時と今はSan Jose方面への乗り換え駅が変わったみたいだ。

昔はTamienという恐ろしく辺鄙な駅(駅舎すらない)で、ただ隣のホームっぽいモンに移動するだけだったのだが、どうも今はその手前にSan Jose Diridonって駅ができてて、そこが乗り換え駅になってるようだ。ここでVTAのLightRail(路面電車)に乗り換えれば、会場のコンベンションセンターの前に出る。

当然のコトだけど、便数はそんなにない。特にCaltrainはいわゆるローカル線なので、1時間に3本とかそれ以下(笑)。キッチリとスケジュールを組んでおかないと怖いコトになる。

なお、San Joseの会場付近からアップルの現本社へはクルマがないとかなり厳しいが、VTAのバスの乗り継ぎで行った猛者がいたと記憶している。普通はレンタカーが欲しいトコロだよね。レンタカーを借りるなら、SFOで借りてルート101を南下するのがおすすめ。いかにもアメリカンな気分を味わえる(笑)。

●宿

あの当時からするとある程度増えてはいるようだが、恐らくどこもかなり高い。あの当時でもSan Jose中心部は一泊200ドル/泊とかザラだったし。なので、これまたレンタカーを使うコトになるが、少し離れた場所にいわゆるモーテルが結構あったハズなので、そっちを使うコトを検討した方がイイかもしれない。ヲイラも当時、一回だけそっちに連泊した覚えがあるが、クルマさえあればそう不自由しなかったと記憶している。

あと、LightRail路線沿いのSJC近くにソコソコ安い宿があって、概ね100ドル/泊ぐらいだってのを追記。Gish駅の周辺に色々ありますな。

●食事

もちろんお高い場所はアチコチにあるので、比較的リーズナブルなお店をいくつか…あの当時よりは店も増えているみたいだけどね。地図を見る限り、あのマクドは消えたみたいやな(笑)。

  • Original Joes 会場から超近いイタリアン
  • BoTown 会場から数ブロック南東にある中華
  • Johnny Rockets 会場から数ブロック北東にあるバーガー屋
  • Gombei 会場から電車で移動した先の定食屋

なお、この最後のGombeiだけはLightRailで少し先へ行った「JapanTown」にあるのだが、名前でお気付きの通り日本食の店で、しかも定食屋だ。寿司屋とか色々あるけどみんなお高いのに比べ、ココは本当に庶民的なお店なので、電車に乗ってでも行く価値があると思う。しかも、少なくとも当時は結構美味かったし。

なお、Gombeiも含め出てくるモンの量には注意が必要。今はどうなっているか不明だが、BoTownで10名ぐらいでFamily Dinnerを頼むと、とんでもない悲劇が発生したのは今でもよく覚えている(笑)。あとGombeiの豆腐サラダの悲劇とかね(^_^;)。

もっと侘しい食事でイイ(笑)という人は、会場から北北東方向に数ブロック先あるZANOTTO’Sってスーパーマーケットがおすすめ。デリもあるし、最悪の場合はカップ麺(日本では見かけない味付けも色々)も売ってる。鉄火巻きもあったな。ただし、割り箸はないハズなので、自分で余分目に持って行くコト。

●ネタショップ

基本的にはレンタカーがないと行けない場所だけど、チャンスがあれば行ってみるといいと思う。

Apple Company Store 普通のアップルストアとは違い、ココにはアパレルとか文房具とかのアップルグッズが大量にある。お土産を探すならココかもしれない。無論、場所は無限ループな本社。誰でも入れる外側に入り口がある。

The Tech 会場から通りを挟んで真正面にある博物館。名前の通り、技術的なモンばかり展示してる。並んでる協賛企業がパネェコトになってたな(^_^;)。

Fry’s Electronics 冷蔵庫とICチップと箱で買える缶コーラが同じフロアに並んでいる不思議な馬鹿デカい電気屋さん。何軒かあってそれぞれ店の雰囲気が違う(笑)。VTAバスの乗り継ぎで行った覚えがあるが、今も路線があるかどうか…

Weird Stuff 謎のジャンク屋。日本では見たことがないタイプのジャンクが結構ある。有名なメーカーのワークステーションのケースだけとかね(笑)。

Yoshinoya そう、あの吉野家。アップル本社からちょっと行った先にあるYoshinoya Cupertinoは、ちょっとしたカルチャーショックが味わえるお店(笑)。

 

とりあえず、思いつくのはこれぐらいか。何か思い出したら、また後で加筆するかもしれない(笑)。

 

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ウチのKitMillのお話

もうだいぶん前に作業してしまった関係で、委細を忘れそうなもんで、ちょっとメモがてら(笑)。

現在、ウチにはオリジナルマインド社KitMill BT200があって日々の切削作業をやってくれているのだが、実はいくつか改造して使っている。ネットで教えていただいたり、買って使っているうちに気づいたり、組み立て前から気づいて作業したりとキッカケはいろいろだけど、何をやってあるのかをリストアップしてみる。

●防音防塵箱

CNCがどれぐらいゴミを出し、切削中にどんなコトが発生するのかについては、以前いた某社にて充分経験させてもらった(^_^;)ので、自宅にCNCを置く上で防音防塵箱は不可欠という結論になった。

なので、CNCの発注と同時に箱の設計を行い、CNCの完成前に箱を作ってしまった。どんな箱かっつ〜と、こんな感じ。取っ手を持って扉を上へ跳ね上げ、奥に収納できる仕掛けになってる。

これのおかげで、夜中に回してもうるさくないし、ゴミも散らないし、切削中に外れた部品が吹っ飛んで周囲に突き刺さるコトもない。

●配線延長

製品にはコントローラボックスも含まれ、フライス本体のモータやセンサとケーブルで接続するワケなんだけど、基本的にフライス本体のすぐ横にコントローラボックスを置いて使うことを前提にしているせいか、ケーブルの長さが1メートル程度しかない。

自分としては、フライス本体の防音防塵箱への収納を考えており、切削粉塵の影響を考えれば箱の中にコントローラボックス(非密閉構造)を置くという選択肢は最初から無かったので、ケーブルの延長を行うコトにした。念のため、問題が発生する技術的な可能性についてオリジナルマインド社にも確認をし、当然自己責任の上で同じコネクタを電子部品店で購入、全長2.5メートルのケーブルを作成した。

もちろん、このままではなくフレキダクトに収納してから設置。結果は全く問題無し。防音防塵箱の中からフレキダクトごと束になったケーブルを引っ張り出すという面倒さはあったものの、安心して使える環境になった。

●テーブル改造

純正のCNCテーブルは樹脂製で、これを面出しした上で材料を固定(貼り付け)して切削するようになっているのだが、これだと切削が終わってから完成品を取り外し、次の切削をさせるまでの時間が結構無駄になる。

これも以前いた某社での方式にならい、MDFの捨て板に材料を固定するコトにし、そのMDF捨て板を簡単に固定できるテーブルを作った。

あまり加工精度は追求できないが、二足ロボ用の板金切削程度であれば、実はそこまで高い精度が必要になるコトはレアなので、特に大きな問題はない。また、捨て板ごと外せるので時間短縮だけではなく、アルミ材の無駄も減った。未切削の領域があるのなら、捨て板ごと保管し、次回の切削でまた使えばイイからだ。板厚の異なる部品を多用する場合、これはとても重要なのよね。

●主軸改造

世の中のエンドミルのシャンク径には色々あるのだが、オリジナルマインドの主軸チャックは固定径+イモネジ固定式で、異なる径に対する対応方法は主軸ブロックごと主軸を交換するというものであった。これは金額的に大変である他に、毎回主軸の傾きを調整せねばならないという問題を抱えるコトになる。また、厳密にはイモネジ固定のエンドミルというのもあまり気分のイイものではない。

これを解決するため、ネットで得た情報を元に主軸を交換するコトにした。材料はコレ

BT200の主軸径は10mmなので、10mm径のコレットチャックを購入。長さを調整するため、某所で旋盤を借りて突っ切りバイトで長すぎる分をカット。

一方、元の主軸ブロックからプーリーと旧主軸を除去し、プーリー主軸穴に切ってあるメネジ(旧主軸とはネジ込み固定+イモネジ)を拡大して10mmの穴にする。

主軸ブロックにコレットチャックのシャンクを挿入し、プーリーを取り付け、イモネジで固定。こうして改造した主軸ブロックを、垂直に留意しながら慎重に固定して完成。

これにより、コレットの交換だけでエンドミルのシャンク径を変更するコトが可能になった。

 

とりあえず、こんなトコかしら。

 

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さて、サーボの基板でも作ってみるか

そういうワケで、独立状態になったものの…すぐにお仕事大量でウハウハ荒稼ぎ…なんてコトになるわきゃない(泣笑)ので、まずはオサライやオベンキョウも兼ねて、前職でやってたサーボ基板を自分の手の内だけで作れるかの実験をやってます。

具体的には、某J社のN×3421と同じような基板が自分で作れるかどうか…できれば、当時追加したかった細工や機能も追加した形で実装し、実際に組み込んでチャンと動作するかどうか…ですかね。

これがチャンとできたら、手持ちのD$3401(これは単なるデジタルサーボ)の基板と入れ替えてシリアル化してしまおうかなという感じです。現在製作途中のTheMask(二足ロボ)のメインサーボはD$3401なので、これを全部シリアル化できるなという目論見です。

ファームに関しては、昨年末に会社を辞めた段階で、まだアタマの中に残ってた情報を元に全てのコードをゼロから書き起こしたものがあり、これをトラ技ライター経由で既存のN×3421に書き込んで動作するコトを確認してあります。ま、こんなコトができるのは、一つには使っているマイコンであるKinetisのツールが優秀で、IOの初期化周りのコードが自動生成できるために、本題部分のコーディングだけを思い出せば済むからでしょうね。ありがたいコトです…。開発環境も、生成バイナリがたったの5KBしかないため、会社と同じIARの環境を無償モード(Cortex M0+で16KBまではOK)で使わせていただけますし。こちらもありがたいコトです。こういうのが本式のお仕事になったら、ポッドとかもチャンと購入しないとね。

で、これまた昨年の終わりの段階で「たぶん、必要になるよなー」という予感の元に勉強を始めたKiCAD(最初は単車のウインカ用LED基板だった)を使い、Kinetisマイコンの回路を起こしなおし、基板パターンを作成してます。そのデータをまとめて基板屋さん(今回はElecrow)へ発注というステップです。当時の回路設計も大半に自分が関わってるし、そう大したコトをやってるワケでもないので、この辺もどうにでもなります。

あとこの際いくつかの変更を行い、よりノイズ耐性を高めたりする方向に改良作業もやってます。もっとも、この辺はブレッドボードでは何の確認にもならず、実際に組み込んでブッツケで実験してみるしかないので、その実験も兼ねてという形ではありますが(笑)。

今回初体験なのは、ガチの表面実装両面基板のパターン設計と、自宅で可能な部品調達手段のチェック、それと、実装屋さんへのお願いという感じでしょうか。

基板のパターンは大昔には普通にやってましたし、昨年末までの製品の基板でも色々と助言したりしていたので、パズルではありますが概ね問題なく数日で完成しました。こういう回路は、実装の仕方にノウハウがあるので、ソコはできるだけおさえながらという感じです。

部品調達は、今回はDigikeyChip One StopMouserにお願いしました。残念ながら、どこも「ワンストップ」にならなかったのが微妙に残念です(笑)。使う部品メーカは、マイコン以外は以前からロームの部品が多かったので、今回もロームで固めてあります。

実装屋さんとしては、これまた以前からお世話になってるクレイン電子に頼もうと思ってます。さすがにもう、QFPや1005のコンデンサを自分でハンダする根性はないっす(^_^;)。んで、残件としてお願いするための資料作成ですかね。KiCADから生成できればイイのですが、まだその辺はお勉強中という感じです。

さてさて、うまくいきますかね(笑)。

ちなみに、念のために書きますが、回路図もファームも会社辞めてから自宅でゼロベースで起こしなおしているコトと、元の製品は特許等で保護されてるものではないコトが分かっている(だって当時やってたの、ヲイラだし)ので、著作権とか特許権関係のご指摘は無用です(笑)。

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