CNCの自作とCNCで作る工作

Inverted Balancing Robot（倒立振子型ロボット）を作ってみました。

 マイコン（Arduino）の勉強を始めて数か月、３作目のアイデアを探してWebを検索中に巡り合ったのが
この倒立振子型のロボットです。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
 倒立振子型の作品はWebに沢山出ていますが、私が参考にしたのはinstructablesに投稿された　
ArduinoDeXXXさんの「もう一つの倒立振子（デジタル版）」です。（日本語ページです）　　　　　
ハード＆ソフトウエア（sketch）の公開と画像や動画を使った詳細な解説により、Arduino初心者にも
解りやすい親切丁寧な優れた製作記事です。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

ArduinoDeXXXさん詳しい解説のお陰で何の苦労もせずに倒立することが出来ました。
（シールド基板やフレームの製作を含めてたった２日間で完成！）
ArduinoDeXXXさんには心より感謝とお礼を申し上げます。

ハードウエアの組み立て
　オリジナルでは国内で入手しやすい模型メ－カー「タミヤ」の楽しい工作シリーズを使い誰にでも簡単に
組み手てられるように工夫されています。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　私は、出来るだけ手持ちの部品を使い、自作のCNCでシナベニヤを加工してフレームを作り、そこに
ギヤボックスとArduino（マイコン）基板とモータードライブのシールドとバッテリーを載せました。
　　　　
私が作ったシナベニヤ製フレームの図面ですが、上の画像よりも天板の幅を左右5㎜広げてます。
実寸ではありませんが拡大表示します。CNCで加工される場合は画像下側からDXFファイルをDLできます。
t2.8mmの薄い合板を使いますが、木工ボンドを使って組み立てると軽くて強固な躯体になります。

CNC用のDXFファイルは「こちら」ですが、1mmのエンドミルでカットして下さい。
ダブルギヤボックスのシャフトが通るφ3.4穴にはタミヤの3㎜シャフト用ハト目を挿入してます。
ダブルギヤボックスの前側にt2mmの透明アクリル板の保護カバーを設けました。
私の使った部品リスト
購入部品
楽しい工作シリーズ No.168 ダブルギヤボックス 左右独立4速タイプ (70168)アマゾン：740円
楽しい工作シリーズ No.111 スポーツタイヤ 56mm径アマゾン：583円
AVRマイコン ATmega328P秋月電子250円
小型圧電振動ジャイロモジュール ＳＴマイクロ AE-L3GD20秋月電子750円
フルブリッジドライバ　L298N秋月電子：350円
シャープ赤外線受信モジュール　GP1UXC4秋月電子：50円
手持ち部品
Arduino uno1台
Arduino uno用ユニバーサル　プロトシールド基板1枚
ニッケル水素電池単3型4個
単3型3本用電池ボックス4個用1個
ターミナルブロック：2ピン3個
単3電池用ボックス1個
タミヤ3㎜6角シャフト（L60㎜拡幅用）2本
トグルスイッチ6Ｐ（双投型電源スイッチ）1個
基板用スペーサー25mm×4個、10mm×4個
シナベニヤ公称3㎜（実際は2.8mm前後）200×150（mm）1枚
表示用3mmLED4個
その他線材少々

シールド基板の回路図
2015.01.06 リモコン操作の状態を示すLED表示回路を追加しました。

秋月電子のArduino uno用ユニバーサル・プロトシールド基板を持ってたので、これにモータドライバの
Ｌ２９８Ｎと小型圧電振動ジャイロモジュールＳＴマイクロ AE-L3GD20を組み込みました。

ソフトウエア（Arduino suketti）について
ソフトウエアについてはArduinoDeXXXさんの「投稿ページ」をご覧ください。

完成したInverted Balancing Robotを動画でご覧下さい。


2015.01.02　正月休みに帰省した息子にソフト（スケッチ）を教えてもらい
赤外線通信を使って前後進と左右旋回のリモコン操作が出来るようになりました。

赤外線リモコンの送信機は以前に秋月電子で買った物を他のロボットと供用してます。
十字キーが接触不良なので数字キーを使いましたが、コードを書き換えるだけで
好みのキーに替えれます。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 
使用したキーは前進・後退・左旋回・右旋回と中立の５つで、一つのキーを押すと
次のキーを押すまで状態を保持し、通常の状態に戻すには中立キーを押します。
この状態が一目でわかるようにLEDの表示回路を追加しました。


現在は、Arduino unoを取り外し、シールド基板にATmega328Pを移して単体で動作してます。


回路図


赤外線リモコンで動くInverted Balancing Robotを動画でご覧下さい。



皆様の参考になれば幸いです。

by Paradise

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