からっ風Pussyfootの回路とmbedプログラム

からっ風Pussyfootの回路とプログラム

今年はついに本大会で自作回路を実装しました！

去年からやり始めて作り直し数回、ESCごと燃やすこと1回
機能は少ないですが、やっと安心して使えるものになりました。


これからいろいろと機能を追加していく予定です。


１．回路機能

○電源系

入力は13.2Vで、サーボとDCDCに供給

（サーボの定格12Vをオーバーしてるので、壊れても自己責任っていうことで）

受信機とmbedへはDCDC（絶縁型）で落とした５Vを利用

絶縁型なのでもしもの時も安心

○入力信号：受信機からのPWM（1ch)

○出力信号：RS485

サーボへのRS485はICを利用

詳細は双葉コマンドサーボのHP（http://futaba.co.jp/robot/systems）の下の方を参照で

２．プログラム
長いので詳細は続きから

からっ風 Pussyfoot

からっ風　Pussyfoot

●概略
６台目のからっ風
からっ風 Jagtでやりたかったことをほとんど実装した機体
チームMiFとして初参加



●参加大会：第21回大会
　予選第３回戦敗退
　敗者復活戦第５回戦敗退
　特別戦出場

●機構概略図




●歩行機構
機構：うしとら脚、スライダリンク
(概略図通り)
モータ：RS380PH
ESC：MC402CR

メイン歩行機構
ギア比：
　　初段　　80：10　平歯車　m0.5
　　2段目　 20：8     平歯車　m2.0
　　3段目 　36：18   タイミングベルト　S3M
　　合計　40：1

足の半径：55mm
歩行速度（計算値）：およそ1.7m/s　（モータを200rpsで計算）



●足裏の構造
足裏は前輪を高グリップ、後輪をオムニにした。
直進の加速性能はそのままに、対向2輪のような旋回性能を得ることができた。



前輪：シリコンシーラント　t8



後輪：オムニホイール（ウレタン　Φ6）
  


中間足　スライダ脚4脚


感想：
シリコンシーラントを使うことで従来(t1のウレタンシート)よりも振動しづらくなり、
さらにオムニの効果で非常に高い旋回性能を得ることができた。
加えて、前後方向はオムニ脚もそこそこグリップが良いため、加速性能は去年より高い。


オムニ脚のメリット
・高い旋回性能　＋　そこそこ高い加速性能
・モータ発熱が少ない（旋回で無駄なトルクがない）

デメリット
・左右の回転数がずれるとすぐ曲がってしまう（モータ個体差、進角、機構個体差など）
・旋回中心が変わるので慣れないと難しい
・押し合いになると弱いらしい（自分以前にやった人がいるらしい）


高い加速性能＋高い旋回性能　→　操作が難しい・・・

ともあれ機動性は上がったので、あとはセンサで補助をいれつつ操縦練習を重ねればいいかなと。
病み付きになるほど滑らかな駆動ができたので、次はこれを有効利用していく予定



こんな感じの足回りでした。



●ベアカム　
　クランク半径10㎜
　去年よりも小型化
　クランク半径は変更なしで10ｍｍ
　ボールベアリングの代わりにドライメットを利用
　動きはいいが不良品（下記「失敗事例」で説明）
　固定はM3ねじ＋Φ2のシャフト三本で固定





●アーム機構
    



アームのリンクは去年とほぼ同じ。
スライダ溝を曲げることで水平付近では高減速比、垂直付近では高速な動作ができる。
去年との変更点としては、アームを上げすぎると死点に近くなる問題を解決した。

カウンタアームはいつも通り展開式。リンクを少し小型化。

去年は一定以上アームが上がるとトルクが急に落ちる（リンクの特性）ため持ち上がらない問題が発生したが、カウンタアームの位置と下げたことと、バッテリを変更したことにより今年は気にならなかった。

ちなみに左右のアームをつないでいる板を外すと、負荷でフレームが崩壊するので注意＞自分。
写真撮った時は板なくても大丈夫だと思ってたので、アームをつなぐ板が無い写真が多いのでさらに注意。

投げた時に横転するのはカウンタアームが内側に曲がるのが原因っぽいので調査が必要。


・アームギアボックス

RS-380PHを2連装

減速比：
　初段　  ５８：１２　平歯車　m0.5
　2段目　２４：１　ツカサ　KUギアヘッド改造品
　3段目　２６：１０ 平歯車　m2　自作歯車
　合計　だいたい３００：１
　　（水平付近ではリンクでさらに2倍程度減速）

・アームまとめ
アーム自体は去年と大きな変化はなく、リンクが少し変わった程度。
主に去年裂けたフレームの補強に力を入れた。

リンクの特性として、アームを上げると早く動くので操作が難しくなる。
これはサーボ化によって解決予定（2年前から言っている）





●失敗事項

・ドライメットのベアカム
足、アーム共に衝撃に強い構造にするためボールベアリングではなくドライメットを利用した。
構造的につぶれないドライメットであればベアリングのように砕かれることはないと考えたが、
負荷がかかった状態で回すと下の写真のようにドライメットが開いてしまうことがあった。

アームはすぐにボールベアリングに変更した。

足は負荷が小さいためドライメットのまま大会に出場。練習走行会、本大会と数個の交換のみで問題なく動作したが、劣化しやすくメンテナンスが面倒なのでそのうちボールベアリングに変更予定。


アーム軸受けが壊れた状態




●アームユニットの回転機構
 
アームユニットサーボ+平行リンクで上下回転できる。
これにより、普段はカウンタアームを上げて丘を避けつつ、必要なときに下げて攻撃することが可能になった。
ばねで補助を入れているが、トルクの計算上では補助不要。発熱等減らすためにやってます。


代わりに操作が難しくなり、Metalica戦では操作ミスで転倒復帰できなくて負けた。

　メリット：
　　　・カウンタアームが山に当たらない＆カウンタが高すぎるということもない
　　　・カウンタアームを直接動かすより比較的小さなトルクで実現可能
　　　　　　->RS405CBひとつで動かすため小型・軽量＋角度制御が楽
　デメリット：
　　　・関節増えたことによるバックラッシでアームの先端がプルプルして狙いが定まらない・・・・orz
　　　・2軸関節になったことで操縦が難しくなり、操縦者が混乱するオチに（半自動化予定）

Fomalhautから問題になっていた、カウンタアームが山に当たって動きづらいって問題はひとまず解決したものの、
アームがぶれるためアームを下げたまま走れない欠点が発生。何とかしなきゃなあ・・・


●外装
アルマイトを試してみました。
利用したサービスは「コーケンアルマBOX30」　色は「青」
箱の中に部品30個まで入れられて送料込6000円くらいなので、かなり安くアルマイトできる。
色ムラ等できるかもしれないらしいが、色つけばいいやって人におすすめ。
アルマイトは素材によって仕上がりが変わるようなので、送る時に材料書いておくといいかも。



アルマイトの様子


以上、やっと戦っても壊れなくなってきたからっ風でした。

からっ風Fomalhaut

からっ風FomalHaut

更新日：2014/01/15

スタート後、脚フレームとカウンタアームを展開し、巨大化
横展開することで倒立スタートよりも安定して高速なスタートが可能になる(予定)




決勝トーナメント1回戦敗退

------詳細------

●駆動関係
モータ：片足につき380を2連装

脚リンク：うしとら脚
　　　0.7㎜上げ、120度で円軌道
　　　回転半径55㎜

減速比：
　　　初段　 歯車m0.5 60:10
　　　2段目　歯車m2　18:8
　　　3段目　ベルトS3M　30:15
　　　合計27:1

脚寸法
ホイールベース：225mm
　　　左右幅：400mmくらい（展開後）
　　　足裏幅： 前足 5㎜
　　　　　　　 後足 8㎜




●アーム：ロングロッド
　　ロッド初段450㎜
　　ロッド2段目600㎜
　　カウンタアーム300㎜くらい
　　モータ：380を2連装

減速比：
　　初段　平歯車m0.5　60:12
　　2段目　遊星(ツカサKUギアヘッド)　24:1
　　最終段　自作平歯車m2 32:10
　　合計　384：１

その他：
　　軸に六角軸を採用して左右のロッド位置を合わせやすくした






●QuadraEdgeからの改善点
　　足裏をポリカにしてクッション性をあげることで振動減少
　　さらに足裏を太くして加速力UP
　　脚のリンク部と足裏の部品を分けることで足裏の交換の簡易化
　　フレームにポリカを採用して軽量化＆耐衝撃性能強化
　　回路ケースをねじ一本で簡単に開けられるようにした
　　モータ位置を変更することでバッテリをマシン後部へ移動。重心を後ろに
　　アームギアヘッドを電ドリからKUに変更したため加工が楽に

●改悪点
　　グリップが上がったので旋回性能ダウン
　　リンクサスが反転することがある（決勝トーナメント第1試合に発覚）
　　攻撃時にカウンタアームのポリカ部分がゆがみ、役に立たない場合がある
　　カウンタアームの位置が上過ぎて、カウンタが作用する前に胴体が持ち上がってしまう
　　足先が折れる（多発）
　　フレームを簡易化したため強度が落ちてアームギアヘッド固定部フレームが歪む