ハセシュマウス ver.4.0 - ハセシュマウスの部屋

2015年度のクラシック競技用マイクロマウス

マシンデータ

Length	120mm(コード等を含む)
Width	78mm
Height	45mm(コード等を含む)
weight	120.5g
Motor	MAXON DCX10S-EB-KL-1.5V + ENX10-EASY-1024IMP × 4 (走行) HK-AP03-7000 × 1(吸引)
Spur	KHK DS0.5-40(M0.5, 40teeth)
Pinion	S.T.L.JAPAN PG08054-15P(M0.5, 8teeth)
Wheel&Tire	MZH130G-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)
Battery	Hyperion LiPo 25C 240mAh 2cell(走行、ロジック) ZIPPY LiPo 20C 360mAh 1cell(吸引)
Processor	RX631(R5F5631PCDFM) 96MHz
Motor Driver	TB6614FNG(走行Motor), HK-XP3A(吸引Motor)
Wall Sensor	SFH4550+TPS601A ×4
Gyro	MPU6500
PWM Freq.	125kHz
Max Speed	Straight: 4.5m/s Diagonal: 4m/s
Max Acceleration	17m/s^2(~4m/s) 15m/s^2(~4.5m/s)
Max Turn Speed	(90deg (str. to str.)) 1.79m/s, (90deg (diag. to diag.)) 1.46m/s, (45deg (str. to diag.)) 1.58m/s, (45deg (diag. to str.)) 1.86m/s, (135deg (str. to diag.)) 1.56m/s, (135deg (diag. to str.)) 1.54m/s, (180deg) 1.59m/s

戦績

年度	大会名	結果
2015	マイクロマウス全日本大会	エキスパートクラス25位
2015	マイクロマウス学生大会	優勝、サーキット競技優勝
2015	マイクロマウス中部地区大会	サーキット競技準優勝
2015	マイクロマウス東日本地区大会	2位(シード権獲得)、サーキット競技優勝

特徴

①4WD

各輪にエンコーダ付きモータが1セットずつギアで接続され、それぞれ独立して駆動される。世界初の試み・・・だと思っていたが、Excel-9(8輪マウス)の定速時にも同じ状態になっているかもしれない。
基本的な制御は以下の四つ。

重心速度PI制御
四輪の速度の平均値を重心速度とみなし、それを目標速度に追従させるようPI制御。制御量の出力は、各輪に均等に分配。
角速度PI制御
ジャイロが出力する角速度を目標角速度に追従させるようPI制御。制御量の出力は、右側二輪と左側二輪に正負逆転して分配。
前後平均速度PI制御
前側二輪の平均速度と後側二輪の平均速度がそろうようにPI制御。制御量の出力は、前側二輪と後側二輪に正負逆転して分配。
前後角速度PI制御
前側二輪の速度差から求まる角速度と後側二輪の速度差から求まる角速度がそろうようにPI制御。制御量の出力は、斜め二輪を

上二つはマウスにおいて一般的だが、下二つもないと制御できない。

②吸引力向上（まだ足りてはいない）

吸引ファン周りの吸引スカートを広げたことで、吸引力が70g→90gと改善。

③ターン軌跡の改良

角速度曲線を、三角関数を用いたものからネイピア関数を用いたものに変更し、無限回微分可能にして滑りにくくした。

④ターン軌跡・速度自動調整

車両におけるスリップ角の概念を導入し、指令した角速度曲線形状・最小半径・横Gでターンした際の軌跡がどの程度ずれるか走行前に予測。ターン終了時のマウス位置がその後の直線走行軌跡上に乗るよう、横Gを一定として最小半径を自動調整し、実際のターンは自動調整されたパラメータで走る。この際、遅いターンから加速しきれないターン速度を抑制する。
さらに、スリップ角と向心力の関係式として、マウスにおいて一般的な比例式ではなく、Magic Formulaを使用。ある程度の横滑りであれば予測できる。

問題点

①吸引力不足

3Gターンが限界だった。4Gまでいってみたかった。

②タイヤが滑るとモータのトルクが無駄になる

一個のタイヤが滑ると、それを駆動しているモータの出力に余裕があっても、推進力にいかせない。この問題点のせいで、せっかく4個のモータによりトルクに余裕があるはずなのに、あまり直進性能にいかせなかった。残念。

③制御系が複雑

4個の基本制御が絡み合っており、制御ゲインを決めるのが大変だった。いまだに最適なゲインなのかわからない。また、タイヤが滑っていない時と滑っている時では応答が違うはずなので、同じ制御を適用しているのはおかしい気もする。

④Fragile!

ジャイロがクラックする
コンデンサが割れる
モータの固定が外れる
マイコン死亡

結局、昨年と同じく各大会前にオーバーホールしてた気がする・・・。

回路図

Vccの意味とか違うけど、気にしないでください・・・。

昨年に引き続いてのコンセプトマウスということで、他の人がやっていなかった4WDに取り組んだ。
最初は暴れ馬で大変だったが、徐々に調子を上げて、学生大会で二年連続二冠を達成するなど、頑張った機体だった。
それだけに、全日本大会決勝で最短走行プログラムのバグが発現し、ゴール手前で止まってしまったのが悲しすぎる・・・。
charにunsignedかsignedを付ける作業中に、unsignedとすべきところをsignedとしてしまったことによる変数のオーバーフローが原因だったが、使っていた開発環境のデフォルトでは、charはunsigned charと認識されて問題なかったことが、余計に哀愁を誘う。