ハセシュマウスシリーズなどのロボットのマシンデータをまとめています。


2014年度のクラシック競技用マイクロマウス

マシンデータ

Length115.5mm
Width79mm
Height48mm(コード等を含む)
weight135g
MotorFAULHABER 1717-003SR+IE2-512 ×2(走行)
HK-AP03-7000 ×2(吸引)
SpurKHK DS0.5-40(M0.5, 40teeth)
PinionS.T.L.JAPAN PG12057-15M(M0.5, 12teeth)
Wheel&TireMZH130G-N25+Spur(追加工後接着) & MZW2-20
Suction Skirtニトムズ クッションソフトテープP型
(必要部を切り取り、テフロンテープで貼り付け)
BatteryHyperion LiPo 25C 180mAh 2cell(走行、ロジック)
ZIPPY LiPo 20C 360mAh 1cell(吸引)
ProcessorRX62T(R5F562TAADFM) 96MHz
Motor DriverTB6614FNG(走行Motor), HK-XP3A(吸引Motor)
Wall SensorSFH4550+TPS601A ×4
GyroADXRS610(module made by BestTechnology)
PWM Freq.125kHz
Max SpeedStraight: 4.5m/s
Diagonal: 4m/s
Max Acceleration17m/s^2(~3.5m/s)
15m/s^2(~4.5m/s)
Max Turn Speed(90deg)1.6m/s (45deg)1.5m/s (180deg)1.4m/s
(90deg(diag. to diag.))1.3m/s (135deg)1.3m/s

戦績

年度大会名結果
2014マイクロマウス全日本大会エキスパートクラス2位
2014マイクロマウス学生大会優勝、サーキット競技優勝
2014マイクロマウス中部地区大会3位、サーキット競技優勝
2014マイクロマウス東日本地区大会3位、サーキット競技優勝
2014マイクロマウス関西地区大会3位、シード権獲得

動画

特徴

ゝ朧ファンを2個搭載


このマウスのコンセプトの具現化にして、最大の特徴。二つのファンを逆回転させることによりモーメントを打ち消し、制御への負担を減らすことを目的としたシステムである。
従来の吸引マウスにはファンが一個しかなかったため、ファンを回転させる反作用として発生する車体のモーメントを、タイヤを通じて発揮されるモーターのトルク、もしくは吸引による地面とスカートとの間の抵抗によって打ち消していた。しかし、前者ではモーターのトルクが限界値付近の際に制御が乱れ、後者では走行抵抗自体が増えているためにモーターのトルクを十分に走行に発揮できない。
以上の問題を解消するため、このシステムを作ってみた。吸引ファンが二つついたマウスは、これが初めて・・・のはず。

吸引用モーターに、ブラシレスDCモーターを採用

吸引ファンが2個もあるため、ファンの上にモーターが張り出してしまうとかなり高重心化を招く。そこで、背丈の低いブラシレスDCモーターを採用し、吸引ファンの中に格納する構造とした。これにより、ただでさえ高い重心を少しでも下げられたはず。

バッテリーを、走行モーターおよびロジック回路用と、吸引用に分割

先輩がすでに使っていたブラシレスDCモーターを使ったが、かなり電流を消費してしまう。そこで、吸引モーター専用のLiPo電池1cellを載せた。使ったブラシレスDC用ドライバもLiPo1cellにしか対応していなかったので、都合が良かった。結果として、重量増大と高重心化を招いたものの、吸引中の走行や吸引はかなり安定していた。電源電圧の低下で悩まされることもなかった。

だ御方式の変更

両輪それぞれの目標速度に壁とジャイロからの制御量を足し合わせ、その目標速度に追従するようPI制御をかける方式を廃止。
代わりに、制御を並進運動に関する制御と回転運動に関する制御に分け、前者は並進運動の速度に関するPI制御を、後者は回転運動の角速度に関するPI制御を行い、それらの制御の結果を足し合わせて両輪からトルクとして出力する方式を採用。
これにより、ジャイロを使っての角速度の制御の応答が高速化するとともに、滑ったりスリップ角が大きく生じたりしても、制御系が干渉を起こさなくなり、安定したターンを実現。

ズ蚤経路導出プログラムの改善

前作終盤で、経路を総当たりでシュミレーションし、時間的に最も速い経路を見つけ出すプログラムを実装したが、計算に時間がかかりすぎる事例が多発した。そこで、考える経路の上限歩数を変更可能にし、時間がかかりすぎると思った場合は上限歩数を少なくしてシュミレーションできるようにした。この対策により、経路導出に時間がかかりすぎて最短走行できないという事態は避けることができるようになった。

問題点

ゝ朧力不足

吸引力が50g程度と、ファンが二つあるにも関わらず弱い。ファンの羽根が短すぎたことや、モーターをファン内部に格納したために空気の通り道を十分に確保できなかったことなどが原因だと思われる。これと後述の問題点△重なり、なかなか大変なことになった。

高重心、大重量、高慣性モーメント

これらに散々悩まされた。ターンをしにくい&滑りやすい。吸引機構を二つ載せた時点で、これらの問題点が生じるのは覚悟していたが、予想以上に吸引力が弱く、これらの問題点を打ち消すことができなかった。結果として、軽量四輪と同じような速度に落ち着いてしまった。

Fragile!

  • ファンとシャーシの間に吸引モーターの線を通し、シャーシに貼りつけてあったため、クラッシュした際にシャーシが歪み、ファンに吸引モーターの線が巻き込まれて切れる
  • モーターマウントが割れる
  • 吸引中は地面と接するが、吸引していないときはなるべく地面と接さないようにするため、吸引用スカートは内側だけテフロンテープでシャーシに貼りつけ、テープとスカートのゴムの弾性で戻る構造になっていた。ところが、テープとゴムの劣化により、吸引していなくてもスカートが地面に擦るようになり、超信地旋回がずれるようになった
・・・など、実にさまざまなハードトラブルを起こした。このため、オーバーホールが大会前の儀式になるという、ちょっと普通じゃないことになっていた。

回路図


Vccの意味とか違うけど、気にしないでください・・・。

コメント

初めて地区大会で入賞し、学生大会では2冠を達成、全国大会では初めて決勝での最短走行が決まり2位と、いきなり飛躍した機体。いきなりだったけど、その裏には2年間の苦しみが詰まっているということで、感慨深い。また、マウス4年目で初めて、他の人が誰もやったことのないことを実現できたという意味でも、素晴らしい機体だったと思う。いろいろ不満はあったが、全体的にいえば作ってよかった。

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