2011年7月19日火曜日

ロボカップ・ジュニア2011対応競技機体を作ろう。

ダイセンのe-Gadgetをベース(基本)又は、
ダイセンのトップジュニア3をベース(基本)に拡張します。
大きな材料と部品をそろえました。
6CHモーター・コントローラー
センサーボード
ベースボード
モーター
モーターコネクタ
オムニホイール
ホイール車軸

ロボカップ・ジュニア2011対応競技機体を作ろう。
では、始めます。

どのようなロボットにしたいか思っていることを挙げてもらいます。
3~5つ程度、これをコンセプトにします。

ロボットの完成イメージ図を作ってもらいます。

材料と部品をどの様に配置するかを検討します。

どの様な点に注意しなければいけないかを挙げてもらいます。

大きさ、重さを規定(ルール)内に押さえる。
ボールを押さえ込まない構造にする。
ゴール・ポストに入り込まない構造にする。
相手と絡み合わない構造にする。
青と黄色は使ってはいけない。
光を反射する材料・部品は使っていけない。
ボールと間違うような赤外線を出してはいけない。
取っ手を付ける。

重いと動き出しが遅くなる。
軽いと押し負けする。

足りない材料をリストアップしてもらいます。
上の物も含めて無くてもいい部品もあります。
バッテリー・ホルダー
コネクター類
ソケット類
ハーネス類
ネジ・ナット類
スペーサー類
ナット回し

軽い材料にはどんな物がある。
アルミ板、アクリル板、プラスチック板、MDFボード
穴あきプラスチック板

どの様な組み立て用、加工用の道具が必要か。
ペンチ、ニッパー、ラジオペンチ、ドライバーセット
ボックスレンチ、カッター、やすり、工具箱
金切り鋸、半田ごて、半田、こて台、ハサミ、定規
電動ドリル、グルー・ガン

半田ごてや電動工具等の電気用品を使う時は、必ず
大人と一緒にいるときにします。絶対に守って下さい。
怪我や火災の原因になります。
塗装や半田を使う時は、必ず換気を行って下さい。

怪我をしないように予防措置をする。防塵めがねや軍手
巻き込まれないようにだらだらした服は着ない。
汚れや静電気対策のために始める前に手洗いをする。
終わってもちゃんと手洗いをする。


段重ね構造にする場合、柱部分の構造と材料をどうするか。
ジュラコン プラスチック 金属 木

メンテナンス(整備点検)しやすいように分解しやすくする。
たとえば配線を外すと上下が分離出来る様にする。
故障した部品の取り替えが素早く出来るようになる。
工夫すること。

力の強いモーターは大きく重い、電気も大食らい電池が早く無くなる。

モーターは電波ノイズの発生源。
センサーの配線時には避けるようにすること。
AMラジオを近づけると雑音が聞こえる。

どの様なセンサーが必要か検討してもらいます。
個数と取り付け方法も検討してもらいます。
仕組み、使い方、何に使う?

赤外線ボール・センサー
赤外線ライン・センサー
超音波距離センサー
方位センサー
カラーファインダー・センサー

センサーの配線時は出来るだけ短く近くすること。
電源部分にコンデンサを取り付けたり、配線をひねる、
シールド線を使うと効果がありか。
モーター部分の配線とは離して取り回す。
出来るだけきれいに束ねる。
配線図を書いて赤ペンでチェックをしながら作業します。
ケーブルにネームプレートを付けてすぐに何の配線かわかるようにする。
配線をするときやソケットの抜き差しの時は必ず電池を外すこと。
間違えてショートさせると電子部品が壊れる。

磁気センサーは壊れやすい?。
強い磁気のそばに長時間置いておくと壊れる。
モーターから離して設置する。
持ち運びの際や保管時は外して別にしまう。
建物の中では感度が悪化する。
金属のそばでは誤作動する。
競技コートが必ず南北を向いているとは限らない。
同じコート内でも感度に差がある場所がある。


赤外線は外光(蛍光灯や自然光)により変動する。
競技会場に合わせてセンサーの感度や取り付け位置を事前に調整する。
必要に応じてカバーを取り付ける。色や形の工夫をする。
カメラ用のフィルター・フィルムを貼り付ける。
懐中電灯をボールの代わりにして調整することもできます。
豆球の光は赤外線を含んでいます。

安価な方位センサーを2個角度をずらして使う訳は1個
8方向では精度が悪いため2個で16方向とする。

センサーを増やすと電池の消耗が早くなる場合がある。
センサーの消費電流も計算しておくこと。


単三4本では、電気容量が足りないかもしれない。
他の手段はあるか。
競技時には予備をいくつか用意すること。

電池にはどの様な種類があるのか。特徴は?
乾電池は1.5V、充電式電池は1.2Vで電圧に差がある。
乾電池は消耗するとすぐに電圧が下がる。
充電式電池は空になる寸前まで変わらない。
充電式電池にも寿命と劣化がある。
どの程度の電流をどれくらいの時間取り出せるかを調べる。

競技や練習、テストが終わったら電池ははずしておく。
消耗した電池は液漏れを起こしやすい。
電池を甘く見ないこと、ショートさせると火災になる場合がある。

新しい電池と古い電池を混ぜて使わない。
液漏れを起こしたり、古い電池は内部抵抗が大きいため
必要な電流を流すことが出来ない。
番号を書いたり、色分けしたりして管理すること。
100円ショップに単三電池が4本入る、ミニミニ・タッパーが
売られているので活用する。とても便利。

電池のプラスとマイナスを逆に接続しないよう気を付ける。
一瞬でもマイコンが壊れます。

DC/DCコンバータが必要な訳
モーターは3Vから6Vで動くがマイコンは5Vじゃないと
動作が安定しない。これに対して電池は4本で6Vか4.8V
使用するともっと下がる。
コンバータで上げたり下げたりして使い勝手がよい5Vに変換している。


電池が消耗するとモーターの力が弱くなる。
ロボットの故障と間違えることがよくある。
何度も経験していると区別をつけることが出来るようになる。
焦っているとベテランでも故障と間違えることがある。
世の中、いつも同じ事しか起こらない、前にあったトラブルを
思い出せば心当たりがあるはず。慌てない、慌てない。


電子部品には規格・定格がある。
守らないと動かないし、壊れる。
IC等の半導体は静電気に弱い。素手で触らない。
保存は、導電スポンジに差したり、アルミホイルに包んだりする。

電池ホルダーにも接触抵抗がある。金属製が有利。
ただし、金属部分が、むき出しなのでショートに注意。
大電流を扱う部分は配線材も太い物を使う。
大電流には半田付けではなくコネクタが有利。
熱や振動で半田がはずれることがある。
ダイセンの6CHモーターコントローラは、コネクタが
きつくて抜き差しが難しいので最初でコネクタを
ホットボンドで固定していた方がよい。
抜き差し、しやすいように加工することも出来る。

モーターは起動電流が大きい
モーターは負荷状態により電流が大きく変動する。
電流が変動すると乾電池の電圧も大きく変動する。
マイコンは一定の電圧でしか動作しない。
電圧が高いと壊れる、低いと動作しない。
電圧が変動するとマイコンが誤作動する可能性がある。
モーターとマイコン+センサーの電源は別々にすべきか。
但し、機体が重くなる。

モーター・ドライバーが必要なのはなぜか。
起動電流、無負荷電流、負荷電流
負荷がかかったまま軸が回らないとストップ電流が
ものすごく流れる、2A以上、そのままにするとモーターが焼ける。
モーターの使用出来る電圧の上限下限を知る。
モーターは消耗品か(モーターの劣化はなぜ起こる)
6chモータ基板を焼かないためにポリスイッチを付ける。

スタート・スイッチを取り替える
e-GadgetやTJ3はスタート・スイッチの不具合が多いのでオムロン製に
取り替えておく。押してもスタートしない事故が多い。

マイクロ・コントローラー(マイコン)とは何か。

1個のマイコンに接続出来るセンサーの数には限りがある。
接続できる数はマイコンの種類によって違う。
複数個のマイコンを使うことによって接続出来る数を
増やせる。但しプログラムは複雑になる。

赤外線LEDでボールの代わりを作る
秋月の方位センサーを抵抗分圧で作る
入力ひとつに抵抗分圧でタッチセンサを増やす
リモコン用赤外線センサでボールセンサーを作る
入力ひとつに抵抗分圧でボールセンサーを増やす
タッチセンサーを作る
e-GadgetやTJ3のCN9とCN10を普通に使えるように抵抗を取り除く
充電電池で使える様に単三4本用の電池ボックスを外付けする
e-GadgetのLCDを取り外す
e-GadgetのLCDの延長コードを作る

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プログラムの課題
オウンゴールをしない。
白ゴール用と黒ゴール用のプログラムを用意する。
青ゴール用と黄ゴール用のプログラムを用意する。
攻撃用と防御用のプログラムを用意する。
ゴール・キーパーとフォワードに役割を分ける。
ゴール・キーパーは、単純な動きはオミットなので気を付ける。
相手の戦略に対抗出来るようパターンを変えたプログラム用意する。


オムニホイールの動かし方の仮説を立てよう。
モーターの取り付け方向
前進、後進
右左
右転、左転
斜め


次回への課題(ステップアップ)
原理と必要性を考える。

ボールホルダー装置の導入検討(自作)
ボールキッカー装置の導入検討(自作)
多機能方位センサーの導入検討
高額オムニホイールの導入検討
カラーファインダーの導入検討
ボールファインダーの導入検討
IRチェイサーの導入検討
各センサー複数化の検討

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情報公開のためにブログへの書き込みを始めること。
ブログで情報を共有すること。
地元であとに続く子供達のために出来るだけ多くの情報を公開すること。
言葉遣いやマナーを徹底させること。
集中的に出来るのは、小学生の間だけ
中学生は、なにかと忙しい。勉強、塾、部活にテストもある。
期間を限定して合宿とかするしかない。あとは、自習。
そのためにテキストをつくらないといけないなあ。
有益なホームページやブログを紹介する。情報を収集すること。

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http://xrexcele.blogspot.jp/2012/09/blog-post_18.html

http://xrexcele.blogspot.jp/2012/09/httpxrexcele.html

7 件のコメント:

金太郎 さんのコメント...

はじめまして、ロボカップジュニアに参加している金太郎です。ご質問があります。僕はダイセンの6chコントローラを使っていますが、2回程焼けてしまいました。ブログを見てみると”6chモータ基板を焼かないためにポリスイッチを付ける”と記載されています。どこにつけると最適でしょうか?電子工作の知識が少ないため、参考までに教えて頂ければ助かります。

karabisaa さんのコメント...

金太郎さん、初めまして コメントありがとう御座います。
ご質問の件ですが、うちのブログは全部受け売りでして自分で試していないことも多いです。元ネタはこちら様です。
http://apionlegos.exblog.jp/15251417/
ポリスイッチだとここあたりから
http://akizukidenshi.com/catalog/c/cplsw1/
いくつか買って遮断電流が小さい順に取り替えて試してみて下さい。
無責任な話しでこめんね。

karabisaa さんのコメント...

1.電池との間に取り付ける5A
2.モーターとの間に取り付ける2A
元ネタは、ヒューズ すぐ切れる、切れた取り換えられる
ポリスイッチ 切れるのに時間がかかる、復旧に時間がかかる。コネクタ式にして取り換えが利くようにする。HXコネクタ

もうひとつのアイディア

http://xrexcele.blogspot.com/2012/03/6ch.html

金太郎 さんのコメント...

ご回答ありがとうございます。紹介していただいたブログが参考になりそうです。いくつか試してみようと思います。ありがとうございました。

オレンジ さんのコメント...

はじめまして。ロボカップジュニアに参加しているオレンジです。
いつもブログを楽しみにさせてもらっています。

さて、ブログに「スタートスイッチは壊れやすいのでオムロン製と交換する」と書かれていますが
2台のイーガジェットともにスタートボタンの不良が起きたためオムロン製タクティルスイッチ
に交換しました。

しかし、付け替えるとスタートボタンを押すと「プログラム ランニング・・・」と反応はしますが
実際は機体はどちらも動きません。

申し訳ないのですが電子工作の知識がないので
部品の型番を詳しく教えていただけないでしょうか。

よろしくお願いします。

karabisaa さんのコメント...

オレンジさん、はじめまして
ご返事が遅くなって申し訳ありません。
通販ならこのあたりがよろしいかと思います。
12mm角タクタイルスイッチ
http://eleshop.jp/shop/g/gC1L123/
12mm角タイプ タクトスイッチ
http://eleshop.jp/shop/g/gE1V361/
「タクトスイッチ 構造」で検索するとしくみがわかります。
中の金属板がさびたり、変形して通電しなくなったりする
ようです。なので消耗品とお考えください。
キャップが無いと圧力が均等にかからず変形しやすくなる
のではないかと思っています。
配線は、上から見て左右に足を出して
4---3
2---1
スイッチを押すと真ん中がつながり
4---3
 +
2---1
すべての足が導通します。
オムロン製にこだわらず国産の信頼できるメーカーの品
ならどれでもオッケーです。
原因として、1.取り付け方向のまちがいか、2.はんだ
付けの不良、3.スイッチの不良などが考えられますが
まずスイッチの足3-1か4-2を金属製のピンセットなどで
ショートしてみてください。
同じ症状なら1か2、ちゃんと動けば2か3の疑いが有ります。
ICソケット利用して取り外しが簡単に出来るようにしたり、
リード線をはんだ付けして引き出して機体の押しやすい
場所に移動して取り付けたり、工夫してみてください。
すぐに本体で試したりせずにユニバーサル基板にはんだ
付けしてみて導通テストや取り付け位置確認などしたら
いいかもしれませんね。
がんばってください。


オレンジ さんのコメント...

ロボカップジュニアに参加しているオレンジです。
いつもブログを楽しみにさせてもらっています。

ご丁寧に回答していただきありがとうございました。
こちらの返信が遅くなってすみません。

おっしゃられた通りにチェックしてみました。
始め1-3をショートさせて動かしたところ特に変化はありませんでした。

しかし数回、ショートをさせ、プログラムを上書きとデバイスドライバの変更をしているうちに
なぜか使えるようになりました。
当初は同じ症状が2台ともに出ていました。
今、一台は手元にないので確認できていません。
2台同時に起こったと考えると偶然でもない気がします。
新品が故に内部がさびていたのでしょうか…
結局のところ原因は不明ですが、本当に助かりました。
ありがとうございました。