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カテゴリ：Arduino( 24 )

My self-balancing robot stories

[ 2015-09 -13 17:02 ]
RGB　LED　ランプ

[ 2015-07 -06 14:08 ]
倒立振子3号機改造　専用基板化 Self Balancing Robot MARK Ⅲ

[ 2015-07 -05 17:19 ]
倒立振子3号機改造　専用基板化

[ 2015-07 -05 07:58 ]
aitendo｛びんぼうでいいの｝

[ 2015-05 -29 08:31 ]
倒立振子　3号機　エンコーダー組み込み

[ 2015-05 -26 08:18 ]
エンコーダー自作

[ 2015-05 -17 20:50 ]
Arduino 倒立振子　3号機

[ 2015-05 -15 13:05 ]
Arduino 倒立振子　3号機改

[ 2015-05 -13 16:25 ]
Arduino 倒立振子　4号機

[ 2015-05 -08 14:28 ]
Arduino 倒立振子

[ 2015-05 -06 13:02 ]
Arduino 倒立振子　3号機

[ 2015-04 -14 14:12 ]
Arduino 倒立振子　2号機

[ 2015-03 -30 09:54 ]
Arduino 本体の完成

[ 2015-03 -24 12:43 ]
Arduino ２号機部品選定

[ 2015-03 -18 14:12 ]
Arduino ２号機の構想

[ 2015-03 -17 13:35 ]
Arduino ロボット完成！！

[ 2015-03 -11 11:10 ]
Arduino 試運転です！！

[ 2015-03 -06 10:41 ]
Arduino 制御基板を作ります

[ 2015-03 -05 11:42 ]
Arduino 何を作ろう？

[ 2015-03 -02 19:59 ]
Ardunio 距離センサー

[ 2015-02 -28 19:03 ]
Arduino　二つのモーターの制御

[ 2015-02 -26 08:39 ]
Arduino事始め

[ 2015-02 -25 09:59 ]
Arduinoって何だ？？？

[ 2015-02 -24 09:19 ]

2015年 09月 13日

My self-balancing robot stories

This page is my past records about self-balancing robot. My mother language is not English but I have summarized my past works by English for some people of foreigner ask me about my work.

I have developed several types of self-balancing robot these six month. I was mechanical engineer but don't have knowledge about programming. About six month ago, I have started programming of Arduino and my first sketch was LED blinking.　From then, some types of remote control vehicle have been developed but it is not interesting for me. These are easy to make for me.

One day, I have found self-balancing robot from some web blog. It is very interesting for me. I immediately start to make it.

Movie-1 is my first work. It is 130 mm diameter disc size. It was stood only few seconds but very impressed one for me.

Movie-1

Movie-2 is the second machine, high gravity position is the temporary style of balancing robot. It was stand up longer period than first machine.

Movie-2

Movie-3 is the third machine. It is constructed by geared-DC motors, MPU6050 gyro sensor and IR remote sensor. It stand up perfectly and move by IR remote control device.

Movie-3

Movie-4 & Photo-1 is the improved machine of third one. Battery position moved to lower position and changed to nRF24L1 remote control module. The controller was changed to joystick controller. It was more stable and easy to control. I have satisfied it but I had not to seen overly small size self-balancing robot. I have decided to make next one is as small as possible.

Photo-1

Movie-4

Movie-5 & Photo-2 is the palm-top size machine. It is 100mm wide and 130g weight.

Photo-2

Movie-5

These are all of my developed machines.

If you are interesting about these machines, please check other documents in this Blog.

(2015/09)

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▲ by kookymaverick | 2015-09-13 17:02 | Arduino | Trackback | Comments(9)

2015年 07月 06日

RGB　LED　ランプ

さて、Arduinoを使っての新しい分野のモノづくりネタです。
テープ状のLEDランプというものがあります。赤青緑の三原色を組み合わせて任意の色を再現しようというものだそうです、これをArduinoで制御してみようというものです。
　自室に昔々手作りした高さ80㎝ほどのランプがあります。もともとはCDラックだったものにランプを組み込んで使っていたものです。プラスチック板で裏打ちした和紙を内面に使っていますが、なかなか情緒のる色を演出してくれていましたが最近はほとんど点灯されることもなく埃をかぶっています。これにLEDを組み込んでみようという構想です。
　まずはLEDのお勉強からです、5050という1mあたりにLEDが60個ついたものが使い易そうです。RGBテープLEDを発色させるスケッチはHP上にいくらでも見つけることができます。
　選択したLEDは１４．４W 仕様なのでArduinoで直接駆動することはできないため、2SK2232(MOS-N型)というFETを使ってみます。
回路図はいたってシンプルです。

　とりあえずは赤青緑を順番に発色させるスケッチを試してみます。机上では難なく作動しましたので、早速くだんのランプに取り付けてみました。Arduino周りは仮配線ですが、なかなかムードあるランプが出来上がりました。
　
　さて、これだけでは芸がないので、どうするかです。
（2015年7月）

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▲ by kookymaverick | 2015-07-06 14:08 | Arduino | Comments(0)

2015年 07月 05日

倒立振子3号機改造　専用基板化 Self Balancing Robot MARK Ⅲ

さて、完成した専用基板を搭載して緊張の試運転です。細かなところを修正した3号機のスケッチを書き込みます。問題なく書き込みは終了したようです。USBケーブルを切り離して本体のスイッチを入れます、これも問題なくスタート、倒立状態も問題なしです。

(Schematic circuit diagram of balancing robot Mark 3)

(2015年11月　電源回路訂正）

　ジョイスティックコントローラの電源を入れ、運転してみます。まったく問題なく動作します。しばらく、運転してみましたが、何点か以前の3号機とは様子の違う点が見つかりました。
　①電源を入れてから本体が運転状態になるまでの時間が極端に短くなりました。
　②以前は頻繁におこっていた無線モジュールの動作停止がほぼなくなりました。３．３V電源回路を丁寧に製作した結果でしょう。
　③倒立状態も以前よりはさらに安定したようです。以前は時々あった突然転倒することがなくなりました。
運転状態のビデオです、以前掲載した操作画面付きのジョイスティックコントローラはすこぶる操作性良好です。
これで3号機の開発はひとまず終了とします。

　振り返ってみれば倒立振子を作り始めて4か月、3号機の初代に取り掛かったのが4月ですので約2か月を要したことになります。
よくここまで来れたものです。ネット上の豊富な情報のおかげと感謝するとともに、やはりネット社会では英語の読解力が重要なことをあらためて痛感。
（2015年7月）

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▲ by kookymaverick | 2015-07-05 17:19 | Arduino | Comments(0)

2015年 07月 05日

倒立振子3号機改造　専用基板化

電源回路、マイコンに目途が立ったので、全体の回路図を作成する。

　同時に基板上での各パーツの配列を検討する。基板サイズ55×70ｍｍ上に各パーツを仮置きしてパーツ間の配線特に電源周りの配線が最も短くなるような配列を考えなければいけない。とはいってもジャイロセンサーは基板の中央すなわち機体の中央になるよう基板の中央に場所が決まってしまうので、残りのパーツの場所もさほど自由度があるわけではない。なんとかすべてのパーツが基板上に収まりそうである。
　場所が決まればパーツの半田付け作業となる、まず電源回路を組み上げこの段階でテスト、異常はなさそうである。つぎにマイコンを組みつける、ここでまたテスト。こういうふうに一段階ずつテストをしていかないと一気に組み上げて後で不具合が起きると原因究明に結局時間がとられるのので、これまでの経験からの知恵からこうしている。
　組みあがった基板である、従前の3号機での2枚の基板が一枚になった。

（完成した専用基板）Integrated Control Board

(旧3号機のArduino基板とコントローラ基板） Arduino & Previous control board
（2015年7月）

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▲ by kookymaverick | 2015-07-05 07:58 | Arduino | Comments(0)

2015年 05月 29日

aitendo｛びんぼうでいいの｝

Arduino基板の余分が必要になってきました。使っていない機体から取り外せばいいのですが、元に戻すことを考えると面倒なので追加しようかと思いますが、互換機でもアマゾンで1870円ですので、もっと安いものはないかと物色していたらaitendoに¥500円で「びんぼうでいいの」というものを発見。半完成品で追加部品が何点か必要ですが、部品箱やジャンク基板を点検してみたら不足しているのは結局AVRマイコンだけということになり、AVRマイコン（¥230円）と税・送料をあわせて¥1279円で購入できる。今後のこともあるので試しに購入してみることにしました。
　届いた基板に手持ちの部品を組み込んで、マイコンを載せて、aitendoのHPの案内どおりにoptifixなるスケッチをダウンロードして先頭行を書き換えてコンパイルしてみたがエラーがでてしまう。色々調べてみたが解決方法が見つからない。そんな時、「簡単！ATmega328Pにブートローダを書きこむ(第2弾)」というサイトを発見、こちらを参考に「びんぼういいの」とArduino互換機を直結してブートローダーを書き込んでみたところ見事に成功。感謝です。
　後は専用のUSBドライバーをaitendoのサイトからダウンロードして普通に使えています。
（2015年5月）

（赤いほうが「びんぼうでいいの」）

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▲ by kookymaverick | 2015-05-29 08:31 | Arduino | Comments(0)

2015年 05月 26日

倒立振子　3号機　エンコーダー組み込み

完成したエンコーダーを3号機に組み込んでみました。左モーターに1個、フォトインタラプタは1個の構成ですので左車輪速度のみ計測可能です。

　早速、運転してみました。USBケーブルをつないだ状態でしかデータをとることができませんが、倒立バランス状態でのログデータです。

3列目vとあるのが速度です。3.3前後の値がでています。単位はcm/secですから、1秒間に3.3㎝程度の速度ということですから時速にすると0.12㎞ということになります。ともかく速度は検出されているということでしょう。
　後は、この速度データをどうプログラムして、目的の前後進時の安定性向上を実現するかということになります。また、試行錯誤の世界が続くことになりそうです。思えばArduinoというものがこの世の中に存在することを知ったのが今年の2月で、LEDをピカピカさせて喜んでいたころから3か月でずいぶん遠いところまで来たものです。たまたま知った倒立振子もまだまだ奥の深い世界です。
　ただ、季節も天候も良くなってきていますので、もうひとつの趣味の写真撮影のほうがこれからは優先事項になりそうです。
（2015年5月）

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▲ by kookymaverick | 2015-05-26 08:18 | Arduino | Comments(0)

2015年 05月 17日

エンコーダー自作

倒立振子の精度を向上させるためには、走行速度を測定する必要がありそうである。実際の走行速度を計測できれば、その値をフィードバックして機体が設定速度以上に走り出して転倒することも防げそうである。
　そこで、3号機用にエンコーダーを自作することにした。３号機に適用するとして設計的な制限要素であるが、モーターの背面に軸端が2㎜ほど出ているのでここにエンコーダーの円板は取り付けられそうであるが高さは2㎜以内、円板の直径は最大16㎜。最大の問題は両モーターの隙間が11㎜しかない、したがってエンコーダーの高さは5.5㎜以内に収めなければならない。
　最も高さ方向に場所をとりそうなフォトインタラプタから選定する。選定したのは秋月電子で手に入るTPR-105Fという高さ1.4㎜のものである。これを取り付ける基板の厚みが1.6㎜であるから合計で3㎜であり、まだ2㎜ほど余裕がある。
　なんとかなりそうなので、例によって３D図面をえがいてみることに、出来上がった図面がこれである。フォトインタラプタを90度方向に2個取り付けることができる。

　円板は厚手の写真用紙に印刷することにする。モーター軸に瞬間接着剤で固定。

　フォトインタラプター（TPR-105F)と抵抗類を基板に装着。両サイドのピンはモーターDC端子に基板を固定するために半田付けする。

モーターに取り付けてみる、なかなか良い感じである。

プログラムを組んで、Arduinoで試運転してみる。モニター上に回転数、速度、電圧が表示される。モーター電圧を変えればそれなりに表示が変わっているので、これで良いのであろう。

回転数の変化をLCDに表示させてみた。

さて、これを倒立振子3号機に組み込むにはどうしようか思案中である。今の構想では前後進中に機体の速度を制限して、それを越える場合には前後進のために変更している機体の傾きをある程度元へ戻すことにしているので、エンコーダーは左右どちらかの一個でも問題なさそうであるし、回転方向もかんけいないのでフォトインタラプターも一個で良いかもしれない。
　改良個所もあるので、もう一個本番用を作って3号機に載せようかと思っている。
（2015年5月）

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▲ by kookymaverick | 2015-05-17 20:50 | Arduino | Comments(3)

2015年 05月 15日

Arduino 倒立振子　3号機

だいぶ操縦にも慣れてきました。プログラムにはその場旋回に加えて大半径での旋回を追加しました。本当はもっと大きな半径で旋回させたのですが未だうまくいきません。
　運転状況だけでは退屈なので音楽をつけてみました。
（2015年5月）

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▲ by kookymaverick | 2015-05-15 13:05 | Arduino | Comments(0)

2015年 05月 13日

Arduino 倒立振子　3号機改

落下事故により破損した3号機の修理と改造が完了。
　①電源を単三6本を4本に、Arduino電源用に4号機で採用したDC-DCコンバーターを追加。
　②電池を左右2本ずつに分けて全体の高さを低く。
　③アクセサリーにヘッドライトを追加。
　完成した機体です、なかなか精悍な感じに仕上がりました。

（DC-DCコンバーターは上部プレートの裏側に）

さて、操縦のほうですが改造前に比べて旋回がやり易くなったようです。多分、軽量化と低重心化の効果でしょう。
前後進を含めた操縦性はさほど改善の効果は少なく、参考にしている他のブログにあるような軽快な走行状態を得るにはまだまだ改良が必要です。
（2015年5月）

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▲ by kookymaverick | 2015-05-13 16:25 | Arduino | Comments(0)

2015年 05月 08日

Arduino 倒立振子　4号機

破損した3号機の修理部品を待つ間に寄せ集めの部品で製作した4号機ですが、赤外線リモコンでの制御プログラムをチューニングしてなんとか操縦できるようになりました。
　ついでに、どちらが前なのかがわかりにくかったのでアクセサリーに緑色のヘッドランプも光らせてみました。
　やっつけ仕事の作品にしては思いのほかうまく制御できているようです。
（2015年6月）

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▲ by kookymaverick | 2015-05-08 14:28 | Arduino | Comments(0)


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