忍者ブログ

白黒サイクル

ロボットとジャグリングのブログ。

遠征用の小型充電器を新調しました

本記事はかわロボAdvent Calendar 2025の記事です
https://adventar.org/calendars/11520


かわロボでは6.6VのFi-Feバッテリーを2直列で13.2Vにしているわけですが、
普通の充電器だと1本ずつ2回充電するため、充電に2倍の時間がかかります。

かといって充電電流を上げるのは、バッテリーが劣化しそうなのでやりたくない。
あと移動するときの荷物を減らしたい。今使っているX1 Pocketでもでかい。
というわけで、小型で2個充電できる充電器を探しました。

4セルにすれば充電器を1個にできますが、配線ミスって壊しそうなので
2セルのまま充電できる組み合わせを探します。

【選定条件】
・小型であること
・Li-Fe2セルを2個充電できること
・充電電流は2~3Aあれば十分
・安価なこと


【機器の選定】
最終的にはこんな組み合わせになりました。



機能を絞って小型&安価な良い充電器がありました。
ISDT PD60 Smart Charger: https://www.gforce-hobby.jp/products/GDT110.html

 購入した当時は、2個セットで買うと一個1600円くらいでした。めちゃくちゃ安い。
 比較的低電流の充電しかできない割り切りっぷり。
 これを使うため、ケーブルと充電器も購入します。

PDケーブル: https://www.amazon.co.jp/dp/B0CGZLP3JR?ref=ppx_yo2ov_dt_b_fed_asin_title&th=1
 パワー出力があると、充電具合が分かりやすいですね

PD充電器: https://www.amazon.co.jp/dp/B0DM8WZB8M?ref=ppx_yo2ov_dt_b_fed_asin_title&th=1
 最低20W×2ポートを出せるものを選定。
 40Wクラスでもスペックは足りるものの、PD充電器は高温になると出力が落ちる場合が
 あるため65Wクラスで選定しました。
 この機種は出力ポートに出力が書いてあるのが良い。

【充電器の仕様】
 セットでだいたい8000円。大部分はかわロボ以外でも使えるのが良いですね。
 スマートフォンやノートPCも充電できるし。
 今回の組み合わせだと2A充電×2個まで可能です。

 サイズとしては、X1 Pocketとの比較がこちら
 X1 Pocketも通常のAC充電器の中では小さいほうですが、その半分くらいで収まります。





 ただ、充電以外の機能がないため、ストアやセル間の電圧表示などはできません。
 そのへんは割り切った選定になります。


【おまけ1】
探している過程で、面白い充電器がありました。
HITEC X1 NANO USB +X1 NANO USB +:https://hitecrcd.co.jp/products/x1nanousbplushitec/


「リバース充電」なる機能があります。
これはバッテリーをパワー源として、スマートフォンなどを充電できる機能です。
停電した時などに、備蓄バッテリからスマートフォンなどを充電できるようになるので、持っているとちょっと安心かも。
今回は「低コスト」の目的からそれるので選びませんでした。


【おまけ2】
このブログを書くために情報整理していたら、さらに小さく割り切った充電器もありました。
G3 DUO AC CHARGER: https://www.gforce-hobby.jp/products/G0318.html
バランスポートしか使わない驚きの仕様です。コネクタはMAX3Aなので、問題ない・・・?
実売5200円くらいなので、合計金額はこっちのほうが安いです。


以上
PR

実用的な楕円歯車を作ってみた

本記事はかわロボAdvent Calendar 2025の記事です
https://adventar.org/calendars/11520


11月のロボコニストシンポジウムで楕円歯車について発表したので、
詳細は画像を見てください。



※2025年




参考文献はこちら↓
・かわさきロボットと歯車
https://docs.google.com/presentation/d/e/2PACX-1vQofgYIQ3ERAQd45cG1n_BbJ9Z5t552_VAzDOLuq5TqrjS4tRscX4WIWNxstFKudkcY37In7mssxt1D/pub?start=false&loop=false&delayms=3000&slide=id.p

・かわさきロボットと歯車の損傷
https://docs.google.com/presentation/d/1kMXQo36jusGjTS1pbJR3cNzXiFpeDY_yWn2UXSLZuc4/edit?slide=id.p#slide=id.p


使用したソフトはこちら
https://www.originalmind.co.jp/goods/07944
(昔はもっと安かった記憶があります・・・)



楕円歯車の課題として、一番力が出る角度の小歯(軸中心に最も近い歯)が弱くなるため、
そこをどう強化するかが設計の肝になります。

今回は2023年の記事を参考に圧力角と転移係数を変更しました。
圧力角はなかなか変更パラメーターにすることがないので、この記事がなかったらやらなかったかも。


楕円歯車は歯の組み合わせが変わらないことが特徴なので、次やるときは
・歯によって圧力角を変える
・歯の前後で圧力角を変える
というのもチャレンジできるかもしれません
(設計はとても大変そう)


かっこいい以外の効果は正直よくわからなかったのですが、もうちょい目が慣れてくればわかるようになるかも。
角度制御のゲインは減速比によって変わるので、楕円歯車の場合はゲインの角度依存があります。この話はまた別の機会に。


Gearotic Motionによる楕円歯車設計1

遥か昔(かわロボのアームがリンク制限になる直前)に買ったGearotic Motionを使えていなかったので少し遊んでみました。


目的はかわロボのアーム駆動系で、水平付近をトルク高め、アームを上げたときに速度高めに設定するためです。
今もリンクで行っていますが、変化が急激すぎる、動作角度範囲が狭いなど色々問題がありました。
アームのリンク制限が外れたので、楕円歯車の設計を再開してみます。
せっかくCNCで歯車作っているので、色々試してみましょう。という気持ち。


軽くいじった感じ
・減速比は整数倍しか選べない(あたりまえですが)
 どの位置で増速・減速したいかでギヤ比は決まる
 →今回アームを180度動かしたいのでギヤ比は2に固定

・小歯の短辺側の歯車がアンダーカットになりやすい
 一番荷重のかかる歯が一番強度のない形状になるため強度に注意が必要
 

・転移係数は設定できないが、圧力角は設定できる


上記を踏まえて、アンダーカットを減らそうとすると下記がよさそうな感じです。
小歯のアンダーカットを減らすため、圧力角を高くして離心率はそこそこに、歯数も一定以上は必要そうです。
細かい検証はのちほど
 圧力角:27°
 ピニオン歯数:17
 減速比:2
 離心率:0.25


歯車の高圧力角化についてはかわロボアドベントカレンダーのmadscientist ono さんの記事を参考にしています。
圧力角の変更は普段やらないので、だいぶ参考になりました。
アドベントカレンダー: https://adventar.org/calendars/8699
かわさきロボットと歯車: https://docs.google.com/presentation/d/e/2PACX-1vQofgYIQ3ERAQd45cG1n_BbJ9Z5t552_VAzDOLuq5TqrjS4tRscX4WIWNxstFKudkcY37In7mssxt1D/pub?start=false&loop=false&delayms=3000&slide=id.p


かわロボ からっ風Schwarze 3Dデータ

からっ風Schwarzeの3Dデータを公開します。
何かの参考なればよいと思っています。

3Dデータ: https://1drv.ms/u/s!AvHExNVmsJPe3uxT2ImfR2l6cx5otg?e=Rc14Ta

3Dデータ中身: 
・胴体全体(脚部品省略版)
・脚ユニットのみ(オムニ以外の全パーツ)

2019年の大会でベルトが千切れる問題等の対策版です。
まだ加工すらしていませんが・・・・。

以下データのキャプチャ画像です。

・全体図


・脚ユニット




・脚カム周辺
 

※メインの設計データ(2D)はこんな感じです。ここから3Dに起こしてみました。



部品の加工は主に
・CNCフライス(A7075、PC、POM)
・3Dプリンタ(ナイロン)
です。複雑な部品は多分3Dプリンタの外注です。
エンドミルの隅Rは基本的に省略しています。


・データのキャプチャ&公開はご自由にどうぞ
・設計の丸コピーも問題ありませんが、動かなくても知りません・・・。
・データの2次配布は禁止しませんが、できるだけ本記事を紹介してもらえると助かります。
 最新データへアクセスできるようにする予定です。
・データ使ったらコメント残してもらえるとありがたいです。(強制ではありません)

からっ風 Schwarze Katze テクノクエスト仕様

からっ風 Schwarze Katze テクノクエスト仕様まとめ

成績:優勝
公式結果URL:
https://www.kawasaki-sanshinkaikan.jp/robo/wp-content/uploads/2019/03/Techno_k.pdf


試合中の車載動画:




ロボット概要:
バトル用のからっ風 Schwarze Katzeに5軸カメラアームを取り付けた構造。




概略設計書:



コンセプト:
1.距離感を得やすい映像・情報を操縦者に提供する
  
2.メカもプログラムもできるだけ簡単に作れて、そこそこのスペックで動くシステムを作る 

3.マッピングに挑戦する



主な使用部品:
・カメラ: HDR-AS300 (sony)
・サーボ: RS306MD(双葉電子) ×6個
・ワイヤレスHDMI:  LDE-WHDI202TR(Logitec)
・ワイヤレスHDMIバッテリ:PowerCore 5000(Anker)
・HDMIケーブル: DH-HD14SSU10BK(エレコム)
・放射温度計:  HT-290(Somnus258)
・LEDレーザー:POOPE-JGWD-CAR-B(POOPEE) 
・ディスプレイ:ノートPC&小型ディスプレイ


カメラ&伝送系:
昨年よりワイヤレスHDMIとカメラ内蔵wifiを使用。
カメラ本体  →ワイヤレスHDM(5GHz帯)→モバイルディスプレイ(メイン)
      →内蔵wifi(2.4GHz帯)→USBアンテナ+USB延長ケーブル2m→PCディスプレイ(サブ)
という2系統。
仕様書には書いていないが、HDR-AS300はHDMI出力と内蔵wifi、SDへの記録が同時に行えるので2系統の通信が可能。 メーカー・機種によってはどちらか一方しか出力できない場合もあるので、選定には注意が必要だと思う。
ワイヤレスHDMIは通信距離7mほど。会場の壁を挟んでもレスポンスは良いので操縦の遅延は気にならないレベルで、タイムの短縮に有効だった。
wifiは出力弱いので距離が飛ばず、遅延が大きいものの、USB延長ケーブルを使用して壁の反対側までアンテナを伸ばせば大きな問題なし。ただし、HDMよりは遅延大きめ。

こんな感じで2画面体制


放射温度計:
例のごとく温度計のディスプレイをカメラでのぞき込む方式。
放射温度計は測定距離眺め、ディスプレイ大きめだと操縦しやすいと思う。



カメラアーム:
軸数:6
アーム長:約350mm

 
  



昨年までのアームはこんな感じでした。


1軸増やして6軸になったため、真後ろを見れるようになった。
後部がよく見えるため、フィールド端や壁のギリギリまで接近させることができる。
フィールドの縁が怖くてうまく旋回できなかったプレ大会の課題を解決できたように思う。
※今回の競技では使う機会が無かった



設計・製作は作りやすく、安全性の向上を目標に。
組み立てやすさは3Dプリンタ前提の設計で部品点数を少なくし、組み立てを楽に。
3Dプリンタは持っていないので、部品造形はDMMの3DプリンタサービスでMJF-PA12GBで依頼。予備部品含めて2万円/1台程度。

↓こんな感じで造形を依頼

 

予想以上に造形精度がよいため、ほとんど追加工なく組み立てることができた。
ただし、表面がざらざらしているのを放置した摺動性は悪く、摺動部の組み立ては苦労した。
グリースを付けても油が拡散してしまうため、当日は追いグリースで何とか・・・
安全性の向上としてはできるだけエッジを減らすことと、配線の露出を少なくすることで、アームや配線が引っ掛かって行動不能になることを回避した。 配線類はできるだけ関節の内側を通している。
上体の揺れによるモーメントでサーボが破損するのも怖いため根元はスラストベアリング+揺れ防止のガイド付き




トルクOFFにしたときにサーボの動作範囲を超えないようにストッパーを付けている
  

また、適度に減速・バネ補償を加えることで、長時間アームを伸ばしても熱で落ちない構造になった。 サーボへの負荷が小さくなったので、RS301CR(定価9000円)×6からRS306MD(週間ロボゼロで2000円くらい)×6へ大幅コストダウン!
(はるか昔に1ダースまとめ買いしたサーボがやっと役に立った)
念のため根元3軸分は金属ギヤに交換した。


今回作ってみて、カメラの軸が中心からずれていると操縦しづらいことがわかった。
ずれていると、映像の進行方向が曲がっているように見えるため、カメラが曲がっているのか、進行方向がずれているのかわかりにくい。


3D地図:
3D地図は後処理で行っている。
カメラで撮影した映像を一定時間ごとに画像化し、ReCap Photoにて3次元を構築する。
ReCap Photoは画像の特徴点を自動検出して、2D画像から3Dを構築できるソフトで、
リアルタイムに地図を作成するソフトではないので注意の必要あり。

肝心のデータは・・・



なんとか、それっぽい見た目になった。
スタートから白いエリアを超えるまでの29枚を合成。
画像の左下の点はカメラ位置。


参考までにデータを増やすと異次元空間に・・・・
 


画像の合成が上手くいかない理由としては、カメラの視点を動かしているため、
特徴点が一致しない空間があるのかなと。
カメラは固定で、フィールドをぐるっと回った方がよいデータになりそう。