電源分配基板

電源分配用基板を作り直しました。 電源をON/OFFするためのパワーMOSFETと、基板にネジが落ちるなど不慮の事故に備えての安全のための電流ヒューズを載せました。ロボットの操作パネルに付く電源スイッチ(定格5A)は駆動用電流を直接流すためではなく、このMOSFETのゲート電圧を制御するために使います。

昨年作った基板はCNCフライスによる生基板の切削で、基板用エンドミルではない通常の刃物で切削したこともあり信頼性があまり良くなかったので、この改善を行いました。

電源は制御系と駆動用を分けてあり、それぞれ別のバッテリーから供給します。（今後変えるかもしれません）。それぞれにヒューズとON/OFFスイッチを設けています。本来は制御系がOFFされたら駆動用電源もOFFするようにするのが良いと思います。(モータードライバがブートストラップで上段FETの駆動電圧を作る方式のため、制御系電源がOFFするとモーターに大電流は流せないということから最低限の安全は確保されていると思います。)

二足歩行実験用ロボット製作開始

二足歩行の制御実験用のロボットを作り始めました。

コンテストに参加するためではなく、バランスを維持するフィードバック制御を試すためのものです。ROBO-ONEでは低重心、高剛性のメカ、強力な関節の位置制御と足裏の面積で機械的安定性を稼ぐことが定跡となっており、かつレギュレーションもそれを前提として作られていますが、それに対するアンチテーゼとして足を着く位置でモーメントを生じさせることで動的にバランスを維持するという方式を試してみたいと思い、製作を始めました。

片足3自由度で擬似的に点接触の足とします。そのため足裏は球面の一部というのが自然ですが、一応静止状態での安定点もあるようにと考えて円柱の一部としました。この部分はあとから交換可能です。

これに伴い、足を前後させたときに地面との接触箇所が大きく変わると良くないので、脚のピッチ軸方向は平行リンク機構を2つ積み上げた形にしました。

ROBO-ONEで主流のホビーロボットと比較すると、足首のロール軸がない、という違いになります。上の写真は上下逆に置いた状態なので、板状の足裏に見える部分は胴体です。

地面を蹴ってモーメントを生むために足裏と地面の間は滑ってはいけないので、クロロプレンゴムシートを接着しました。素材単体では摩擦係数がさほど高いようには見えませんが、荷重が狭い範囲に集中するためか、それなりに機能しているように見えます。

現在脚部のみで558gです。目的が制御実験用であるため、上半身をつけるかどうかはまだ未定です。

Kariya Micro Maker Faire 2024に出展

3月2日３日のKariya Micro Maker Faire 2024に出展しました。

文字盤式バーサライタ腕時計と超音波浮揚実験装置を展示しました。

マイコン時計 腕時計バンドの装着

 「腕時計」として使うためのバンドを付けました。

（なお、テスト段階では通常の腕時計の上に両面テープで貼り付けるという方法を取っていました。）

なるべく工作が簡単な方法ということで、本機では2つの穴を開けたABS板にベルトを通す方式としました。

マイコン時計 基板製作

回路基板です。

８割方の設計を決めた後に急いで１回目を作り、それを用いて実機を動かしながらソフトウェア開発を進め、実現可能性を検証しました。その後修正を入れて２回目のものを作りました。良い感じに仕上がったと思います。

• ATtiny404
• フォトインタラプタ
• RTC
• RTC用のバックアップ電池
• LiPo充電用IC
• PWM対応1象限DCブラシモータードライバ(MOSFETとダイオード)
• USART用コネクタ(秋月AT-234X用のピン配置)
• UPDI用コネクタ(秋月AT-234X用のピン配置)
• 充電用USB-Cコネクタ

基板はL字に組み合わせることで省スペース化を図っています。下の基板には回転部の原点を検出するフォトインタラプタが付いており、検出用に隙間に収めるようになっています。

基板を直角に接するように組むためには、秋月のキットに付属しているL字ピンヘッダの余りを改造して再利用しています。

知能ロボコン2024計画立案

昨年知能ロボットコンテストには「銀雲雀」というロボットで参加しましたが、これは一昨年（オンライン大会）からの継続でした。今年はROBO-剣のロボットを継続的に運用して完成度を上げるため、このロボットを改造してマスターズコースに出場しようと思います。テクニカルコースがマスターズコースに変わってからはまだ出たことがないので、初の挑戦になります。

どのようなロボットになるかはまだ見えませんが、最小の構成としては、ROBO-剣用の竹刀が固定されたアームの代わりに対象物を拾えるような形状のハンドをつけたアーム、ということになると思います。

また、前回ロボットがそうであったように、Maker Faire等のイベントでも見てもらえるようにしたいと思います。

今思いつくタスクを書き出してみます。

• ハードウェア(電気)
• 電源基板作り直し　※昨年CNC削り出しの配電基板が問題を起こしたため
• 近距離障害物検知用のLidar設置　※現状Realsenseのみで足元付近が死角になっているため
• 4chDCモータードライバ回路の小型化　※現状のFET選定や放熱設計はモーターに対してオーバースペックと思われるため
• スピーカー回路　※前回ボリュームが小さかったため
• スタート・リトライの操作スイッチ
• ハードウェア(機械)
• 電池格納場所改善
• 対象物を取るためのアーム
• 車輪乗り上げ防止用スカート
• ソフトウェア
• （全般的に新規開発が必要）
• ROS2

2024年活動計画

現在計画中の製作物としては次のものがあります。

• ROBO-剣ロボットの改良
• インタラクティブ・ペンプロッタの改良
• 超音波浮揚実験装置の新バージョン
• マイコン時計（仮）の続き

多くのプロジェクトがあるので、並行して計画的に進めていきたいと思います。

今年参加を検討しているイベントのスケジュールです。

• 3月 Kariya Micro Maker Faire
• 4月 Maker Faire Kyoto
• 6月 知能ロボットコンテスト
• 7~8月(未定) 新ROBO-剣 プレ大会
• 9月 Maker Faire Tokyo
• 11月ごろ 新ROBO-剣 第３回大会

この他にも増える可能性はあります。