最近やってたこと

　どうもこんにちは。五億年ぶりにブログを更新するさばねっこです。

　いやー、記事書くのめっちゃ久しぶりですね。ほんとはもっと書きたいけどどうしてもめんどい忘れちゃうんですよね。

　まあとりあえずここ半年の間にやってたことまとめ記事です。

 

ロボコン

　まずはやっぱり高専ロボコンから。

　こちら我々のロボットです。

　紙飛行機の射出はローラで行っており、二機同時発射が可能です。
また、足回りは無駄に3輪独立ステアリングになっています。

　カッコいいでしょう？僕もそう思いますｗ

　試合の結果は芳しくなかったのですが、まあそれはそれとしてここからは回路紹介

 

今回僕は

１．クアッドモタドラ（黒基板）
２．ローラー用モタドラ（青基板）
３．電源基板（赤基板）
４．電磁弁基板（小青基板）（今回はLED制御基板として利用）
５．基板固定用レールシステム

といったものの開発を担当しました。

　クアッドモタドラ（UCS）

UCS3.0



　こんな感じです。クッソエロい。
　この基板一枚でモーター4つとエンコーダー4つ、そしてCAN通信で通信することができます。マイコンはSTM32F446REです。

　ちなみに使っているFETがクッソつよいのでこんなアホみたいなことができます。

　結局練習期間から本番まで一度も壊れることなく動いてくれました。やっぱりつおいFETはつおいのよ。

　あ、もちろんノイズ対策とかはちゃんと考えて設計してます。非絶縁だけどマイコンが誤動作するとかそういうことは一度もありませんでした。

　あとUSBシリアル変換ICを乗せたので、teratermなどを使ったデバッグも可能です。F446REなら直接USB使えるやんけ

　UARTからプログラムを書きこむこともやろうと思えばできるので使いこなせばかなり便利そうですよね。
　ちなみに変換ICはこちらのCH340Eです。安くてちっちゃいのでおぬぬめ。

akizukidenshi.com

　制御担当君が相当なあまりにも不器用過ぎてめちゃくちゃUSB端子を捥がれたんですがそれはまた別のお話

　余談ですが、UCS＝undercarriage control system = 足回り制御基板、ということでこのちらの基板は、元々4輪オムニの制御を目的として設計されているんですよね。まあ上半身も動かしてたんですけど。

　あと熱設計が微妙なのであんまり高負荷（50Aとか）をかけ続けると普通に燃えます。というか溶けます。まあ空冷すればおｋ

　僕設計の歴代モタドラ基板シリーズ並べてみました。だんだん小型化＋最適化されてて成長を感じる。

 

　ローラー用モタドラ

　上のモタドラは性能的に見れば最強なのですが、コスパはあまりよろしくありません。特に一方向に回るだけで良い射出用ローラーの制御に使うのはもったいないです。

　というわけで、ローラー専用のモタドラも作りました。

ローラー用モタドラ



　マイコンはPIC32MXで、ローラー4つを回すことができます。
ちなみにエンコーダーの読み込みはインプットキャプチャモジュールを使っています。なので速度制御しかできません。

　基本的に余ってた部品しか使っていないのでコスパ最強です。部品点数も少ないので製造はかなり楽ですし。

　あ、通信はSPIで、こちらもUSB-シリアル変換器を乗せています。

　この基板に関しては4時間ぐらいの超高速設計なので割と適当ですね。特に熱とか。まあでもローラーって基本的に一度加速してしまえばあとは惰性でいい感じに回ってくれるので。

　ちなみにこいつのプログラムは僕が書いています。というか部にある程度PIC使えるの僕しかいなくてさみしい。

 

　電源基板

電源基板



　こちらはいかつい電源基板。700番台の始動電流と回生電力に耐えられるようにｸｿﾃﾞｶコンデンサとｸｿﾃﾞｶリレーを乗せています。

　リレー周りの回路はこんな感じ。非常停止スイッチや外部からの停止信号でリレーを落とすことができます。

　また、リレーが落ちてもコンデンサに残った電荷でロボットが動き続けては元も子もないのでオートディスチャージ機能も載せています。

　こんな感じで、discharge が HIGHになるとオペアンプの反転入力端子が（大体）0VになるのでFETがONになり電荷を抜いてくれます。
　ちなみに普段は回生電力による過電圧から守るための保護機能として動いています。シャントレギュレータみたいなイメージですね。

　ちなみに電源基板の制御には、部室に落ちてたdsPIC30F4012を使っています。
このマイコンCANが使えるのはいいんだけどレジスタ叩いて実装しないといけないの非常にクソ。CANのライブラリ整えるのクッソだるかった。

　最近のPICは全部MCCとかharmonyがいい感じにライブラリを生成してくれるのでいいですよね。

　電磁弁基板

電磁弁基板



　かわいい（語彙力）

　C基板より若干小さいサイズですが、これ一枚でエアーの制御などに使う電磁弁を6つ動かすことができます。まあ今年のロボットはエアー使ってないんですけど。

　メインの通信はCANで、こちらもUSBシリアル変換ICを乗せています。マイコンは電源基板と同じdsPIC30F。

　今年のロボットではLEDの制御基板として動かしていました。

 

　基板固定レール

今回作った基板たちは基本的にねじ止め固定を想定された設計になっています。

校内ロボコンの時の回路

　しかし、このような固定をしてしまうと、下の方の基板が壊れた時に交換するために、上の基板タワーを全てばらさなければならず、非常に整備性が悪くなってしまいます。

　ということで、基板をワンタッチで交換できるレールシステムを開発しました。

実際に使うとこんな感じ。

 　これ、マジで便利なのでおぬぬめ。みんな作ろう！

　足回り用モタドラの下に空冷ファンを乗せているのですが、こちらも同じ規格のレールに固定したためワンタッチで取り外せます。

　ステッピングモタドラにはストロベリーリナックスのL6470を使っているのですが、こちらも同じくレールに固定できるようにしました。

 

ステッピングモタドラとレール

　整然と基板が縦に並んでるのいいよね。縦刺し用でない基板でもこのようにいい感じ（語彙力）に固定できます。

 

　回路ボックス

これは僕の設計ではないのですが、ここで紹介。

回路板

　基本的な構造はハニカムプラダンを使って作っています。また、パワー系の配線は裏を通すことで、かなり綺麗に配線を収めることができました。設計者（@Rmatsuura2）に感謝。

 

テスラコイル

ロボコンと並行してテスラコイルの製作も行っていました。まあこれはほんとに片手間にやっていたのでだいぶ適当です。

コイルまきまき

制御用ハーフブリッジ

　本当はこの基板はあくまで動作確認用のつもりだったのですが、結局この基板のまま文化祭に出してしまいました。

　放電距離は15cm程度のしょぼいものでしたが、来場者の皆さんには結構楽しんでもらえたので満足です。

　というか来場者の皆さん積極的に手をかざして感電していくんですけどなんなんですかね。特に感電しながら「効くわぁ～～」って言ってたおじいちゃん、忘れないよ。

　まああんまりつよいテスラコイルだと危なくて触れ合ってもらう（？）ことはできませんしね。これはこれで良かったのかな。

新型基板

　本当はこちらのクッソエロい基板で動かしたかったんですけどねー。なんかゲトドラが上手く動かなかったので諦めました。悲しい。

　来年の文化祭までには50cm以上放電できるDRSSTCあたりを作って音楽でも流したいですね。

　和音の鳴らし方は分かったのでmidiから動かせるようにできたらいいなーとか考えています。

 

これから

　ロボコンと文化祭という大きなイベントが終わったのでこれからは割と虚無ですねー。ベクトル制御でもやってみようかな。

　あ、一応最近は電界結合方式の無線給電をやってみたいなーと思ってちまちま準備をしています。

一応50Wぐらいを最終目標に適当にやっていきたいなーと。でもこれめっちゃ地味だよね。

　とまあそんな感じです。これからもよろしくお願います。