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2007年4月 3日 (火)

週刊myRobotを作ろう(52)

■更新情報 「電源アダプターで慣らし運転」他 (2007/4/5)
■更新情報 トピックスとデアゴさんからお知らせ(2007/4/6)
■更新情報 「左右で異なる負荷の原因」 追記 (2007/4/8)

今朝10時にベリカン便(56から57号)が到着しました。その後、本屋さんに行ってmyRobot57号を購入してきました。
私以外にも何人かの方が、そこの本屋さんでmyRobotを定期購読をされています。
56~57号がセット(4名分位)になって買主を待っていました。先週だけ購入したのは私ともうひとりの方だけだったようです。考える事は皆同じという事のようです。

■57号『右前輪を組み立て、ベースを完成させる』
今週は左右両方の車輪が全て揃い、晴れてベース部が完成します。
前車輪は左右全く同じ構造ですので、組み立て方も同様です。従って、今回は組み立てについては触れませんので、ご了承下さい。
尚、車輪の組み立てについは『週刊myRobotを作ろう(50)』で軽く触れていますので、宜しければご覧下さい。Id01_57_1
ベース部が完成したID-01たち。2台分まとまるとさすがに大きく、そして重いですね。

◇今月中に重要なパーツが揃ってきます。
次週58号(2007/4/10)、バックボディケース(背中部分)が来れば、クランプなどを使わずに、ボディ部とベース部を合体する事が可能です。
59号(2007/4/17)でバックパックが来れば、B.Tボードと音声ボードを格納する事が可能です。
何れもマニュアルには記載されていませんので、自己責任の範囲で行うものですが・・・

60号(2007/4/24)でベースボードが登場します。これでベース部の3つのモーターがボードに繋がり、ブレインボードと連携が出来るようになります。そしてプログラミング及びリモコン操作でID-01が動けるようになります。
置物だったID-01。動き回る準備がだんだん整ってきましたね。
そういう意味では、連休前のこの4月中にエキサイティングな色々な出来事が起こりますね。

■60号でB.Tでワイアレス走行させるには
先程ご説明したように、ベースボードが来れば、ハード的には走行可能となります。
しかし、イタリアデアゴ社のPDFマニュアルを見る限り、ボディ部とベース部の合体は66号までおあずけです。
自己責任の範囲ですが・・・60号でワイアレス走行させる具体的な準備に取り掛かる事にしました。

◇配線の整理
現在のID-01には未接続の色々なケーブルや、ブラブラしたボード類(音声・B.T・シリアル/USB)が有ります。そしてベース部の上からも同じように未接続のケーブルが出ています。
現在未接続の配線全ては、ベースボード(60号)かアームボード(68号)に接続されます。

○ベース部
まずベース部ですが、3組(左車輪、右車輪、腰リフト)のモーターとエンコーダーケーブル計6本は、画像のようにベースボードに接続されます。
残るLED(赤白)のケーブルだけアームボードに接続されます。Id01_57_3  
 
○ボディ部
ボディ部のお腹から出ている20ピンのケーブルの内、2線のケーブル5本がベースボードに繋がります。
そしてベースボードはブレインボード同様、ボード裏の5Pコネクターでマザーボード(左側)に接続されます。Id01_57_4
ベースボードはマザーボードの左側にセットされる
 
残りの赤5芯ケーブル、左右腕のモーター、エンコーダーケーブル、お腹から出ている10芯リボンケーブルは全てアームボードに繋がります。Id01_57_5
アームボードの画像(腕先が未完成なので空きスロットが目立ちます)
 
私は今まで「お腹から出すケーブル」を保管していましたが、いよいよ出番が近くなってきた事から、バッテリーケーブルとともにお腹の穴に通し、準備が完了しました。
以前ご紹介しましたように、この20芯ケーブルは、バッテリーボックス内の「超音波ソナーの送受信ユニット」と、「ブレッドボード用10ピンコネクター」に接続されます。Id01_57_6
 
そして、ベースボード用、アームボード用、3枚のボード(音声、B.T,シリアル/USB)用と、3つのグループにコードを振り分け、各々束ねておきました。Id01_57_7
 
◇車輪を付けてモーターチェック

車輪を付けた状態でモーターの動作テストを行う事を、お勧め致します。ここで回転テストがうまく行かないと、ベースボードに接続したところで走行には至りません。逆に言えば、ボードから煙を吹く心配さえあります。
ご存知のようにシャフトカバーとホイールが一体となって全体構造が形成されます。この状態での動作テストがベース部の最終テストになります。
動作テストは左右別々で行っても問題ありませんので、出来る限り実施される事をお勧め致します。
ベース部上から出ているコードの内、黄赤が左モーター、白オレンジが右側モーターです。
私はテストにあたってタイヤの入っていた梱包材をテスト台として利用しました。
左側は1.5Vで前~後進ともに回転をしますが、右側は前~後進ともに1回転途中で止まってしまいます。3.0Vならどちらも全く問題はありません。少し調整すると良いのですが、ギアボックスを開けるのが大変そうです。
左右うまく動くようでしたら、そのまま床に置いて片車輪だけを回すと、停止している車輪を軸に旋回を行います。
もし両方の車輪に同時給電が可能のようでしたら、そのまま直進走行が出来てしまいますね。Id01_57_8
タイヤの入っていた梱包材をテスト台に利用しました

◇電源アダプターで慣らし運転
何故か右側が1.5Vで回らないので、原因を色々調べてみたのですが分かりません。
そこで低速で慣らし運転をする事にしました。
どうせなら、12~24時間くらいは慣らした方が良さそうなので、ベースボードと同じようにPWMで回転を制御できる回路を作製してみました。
ところが全くの不注意で、ICチップを壊してしまい、やむなく手持ちの「MDプレイヤーの電源アダプター(3.0V)」で代用する事にしました。
もし、車輪が何かの拍子で止まった場合、モーターに過電流が流れたあげく何かがあっても困りますので、回路の途中に10Aのヒューズを取り付けておきました。(完璧ではありませんが・・・)

慣らしによって、ギア、軸受け、シャフト、シャフトカバー、ベルトなど、全体にあたりが出て改善されると良いのですが・・・
先程始めたばからりですので、結果については改めてレポートしたいと思います。Id01_57_10
テスト台は幅100mm位の箱が最適のようです
 
■左右で異なる負荷の原因
慣らし運転の結果、事態は全く改善されませんでした。
そこで、2台のベースユニットを全部分解して、原因を究明しました。
低速で10時間近く回しても、硬質樹脂と金属棒のパーツ自体にはなんら影響がありませんでしたが、モーターのブラシ部分が多少磨耗して、寿命が少し短くなったのは確かでしょう。
これから、ID-01を走行主体に動かそうとお考えの方は、左右のスペアモーターを今のうちに手に入れておく事をお勧めします。動かす事を余りされないとお考えの方は必要ありませんが・・・

さて本題ですが、左右2台分の分解したベースユニットを再チェックしてみましたが、右側がどうしても1.5Vで回らない、つまり何かの負荷が掛かっていることになります。
最初、右側のギア、ドライブシャフトを全て外し、入念にグリスアップしてみましたが結果は思わしくありません。
ベルトを外した状態で左右のシャフトを回してみましたが、手で感じるトルクは同じように感じられます。
ベルトを外すとき気がついたのですが、ベルトのテンションが右が少し固かったようなので、左右のベルトを入替えてテストしましが、全く状況は変わりませんでした。
ベルトを入替えたにも拘わらず、右側のテンションが相変わらず強い・・・・


◇左右で異なるベルトのテンション
見たところ、左右同じような構造のベース部のギア部分ですが、ベルトを入れ変えても何故か右側の張りが強くなる・・・・・・
考えられる事は、モーター軸と、ギア付きのプーリー軸の距離が右側が大であると推察されます。
そんな事って・・・・と思いつつ、ノギスで左右ベース部の間隔(赤矢印間)を測ってみました。あいにく私の持っているノギスはデジタル式の高精度のものではありませんが、右側が約22.8mmで、左側が約22.5mmだったのです
たった0.3mm? でも、ベルトのテンションとしての差異は大きく、強すぎるテンションは負荷になると推察されます。
2台ともそうなっていましたので、部品のバラツキではないような気がします。それ以外に、ベース部ギア付近の左右の異なる点は、見受けられませんでした。
Id01_57_11 

◇対処方法
構造上、ギア付近の改造は色々影響が大きそうですので、モーター側を少し寄せるぐらいしか方法はなさそうです。モーターマウントの状態を調べて、今後、対応をどうしようか検討することにします。
右側に多少負荷があるものの、3Vでの走行は可能です。
このまま静観するか? リスク覚悟で改造するか? 難しい選択ですね。
(2007/4/7)

◇対策
その後、右側ベース部のモーター軸穴を若干広げ、さらにモーターのネジを外してモーター軸とプーリー軸の間隔を狭める実験を行いました。
1.5Vで回転するようになったものの、一方でベルトがスリップしやすくなる事が分かり、段差乗り越え時、毛深いカーペット走行時など、実用的に問題がある事が判明しました。
左右シャフト軸の負荷が異なるのは良い気分ではありませんが、良い代替案が浮かびませんので、ベースボード到着を待つことにして、2台とも現状に戻しました。
「おかけでグリスアップが出来た」とポジティプに考えることにしました。
(2007/4/8)
 

◇車輪を装着すると回転が悪くなる場合
ベース部に車輪を装着して回転させた時、極端に片側の回転が悪くなった場合、あるいは手で回して重く感じる場合、左右の車輪を入替えてみてください。
左右車輪を入替えて、回転が悪い(重い)軸が変わった場合は、車輪に問題が有りそうです。
車輪の再組立を行うと直る場合があります。チェックポイントは、ゴムタイヤが均等に装着されているか?3本のネジが均等に最後まで止めてあるか?・・・です。タイヤの裏表を確認して装着する事と、少ないパーツだからと気を抜かないで慎重に組み立てを行ってください。
一方、車輪を左右に入替えても、回転が悪い(重い)軸が変わらない場合は、ギアボックスに問題がある事も考えられます。

「テストしたところ片方の車輪の回転が悪い」とのレポートがメールで届きました。詳しく読んでみると左右入替えても重い軸が変わらないケースのようで、現在、ギアボックス周りを中心に対処中・・との事でした。
左右の回転差が余りに大きい場合は、要チェックですね。
おにゃにゃさんの場合、車輪をドライブシャフトの奥まで差し込むと、車輪内側がドライブシャフトステーに触れてしまうようで、先端にワッシャーをドライブシャフト先端に入れて補正しているそうです。ドライブシャフトの長さがステーから計測したところ、左右で異なることが原因との事です。
ベルトのテンションの件、ドライブシャフトの件、考え合わせると製造或いは設計がイタリアンテイストなのかもしれませんね。


両方の車輪とも回転が重くなる場合は?
重症ですね。まずタイヤを片方づつ再組立してみて再チェックしてみます。それでも改善されなければ、ギアボックス周りという事になります。ギアボックス周りの対処方法については色々な要因がありそうで、ケースバイケースということになりましょうか・・・
今後暫くは「掲示板」の関連するケースと対処方法を見守っていく事にします。

ベースボードが来て車輪の回転が重い事に初めて気付き慌てて直すよりは、或いはベースボードから煙が・・・などにならないうちに、今のうちに時間をかけてじっくり直した方がはるかに良いと思います。
(2007/4/5)
 
■走行中の「芯運動」の検証
前号で載せたように「偏芯運動」に対しての対策は行ったものの、若干、シャフト軸の「偏芯運動」は残っています。
車輪を浮かした状態ですと、大きくはないものの「偏芯運動」が発生しているのを確認できますが、実際に床に置いて走行させると殆ど分からなくなります。

走行させた状態で「偏芯運動」を確認するには以下の条件が必要かと思われます。
①車輪のシャフト軸の真横から見る
②車輪と同等の速度で移動して見る 
①~②の条件を満たすには、顔を床にこすりつけて、しかもベースユニットと同等の速度で移動しなければなりませんので、通常の方法では出来そうにありません。

◇超小型カメラを利用
たまたま、超小型のCCDと、CMOSのカメラユニットを持っていますので、これをベースユニットに取り付けたアングルの先に付けて、真横から撮影できないか検討中です。Id01_57_2
左側がCCDカメラ、右側がCMOSカメラ。CMOSカメラのチップ(黒い正方形)部分が、ID-01のCMOSカメラとほぼ同サイズです。

簡易的にテストを行いましたが、アングルが柔らかすぎてカメラ振れがひどく、画像が乱れて、「偏芯運動」が分かるどころではありませんでした。
併せて、シャフト軸を横から見たときに若干暗かった事が分かり、高輝度のLEDも付けてみようかと思っています。
アングルの作製に、暫く時間が掛かりそうですが、何れテストしてみたいと思っています。
テスト結果が出て、走行に全く影響が無い様でしたら、静観するに限るかもしれませんね。

Line01s_46
■トピックス
KENさんからうの情報です。イタリアデアゴ社のパーツリストが更新され、82号が掲載されました。

NO.82---------------
赤外線ダイオードです。ブレッドボード上で赤外線の送信実験を行うようです。Id01_57_9

NO.82の解説記事は、なんと1ページしかありませんでした

■デアゴさんからお知らせです
【モバイルコントローラーで使用可能な携帯機種についてのお知らせ】という記事で以下内容が載っています。

モバイルコントローラーで使用可能な携帯機種は下記の通りです。
 ・702NK2(6680) Vodafone
 ・804NK (N71) Vodafone
 ・705NK (N73) SoftBank
※現在CD3を制作中(66号に付属予定)で、その中に最新版のソフトが入っています。
ご利用の場合はCD2、またはCD3付属のモバイルコントローラーを使用してください。

・・・・との事でした。
(2007/4/6)


Line01s_47
■あとがき

ブログのプロバイダー(Niftyココログ)のメンテナンスが年に何回も有り、しかも何故かID-01の発売日である火曜日に行われます。
昨年はメンテナンスのトラブルから、数日間使用できなかった事もあり、代替のブログを作っておこうかと思いはじめました。
昨年の6月までは別URLのブログを使用していましたので、メンテナンスなどの使用不可の時だけ、そちらに逃げようかとも考えています。

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コメント

KENさん おはようございます。

使用した電池がオキシライドだとは全く気が付きませんでした。確かに3Vと3.4Vでは差が出て当然ですが・・・・

一方、KENさんご指摘の「左右のバランス」の方が気になります。
右側の車輪部分はまだ改善が必要ですので、「新しい加工法」という記事を参考にさせて頂きたいと思います。

来週発売される「ベースボードから煙が・・・」にはなりたくありませので、それまでにはなんとか対応しなければいけませんね。

投稿: ふみのへや | 2007年4月16日 (月) 08:37

 ふみさん、おはようございます。今朝は寝苦しくて、目が覚めました。こんなに早く起きることはないのですが、、、

 ところで、きのう第10回目の集まりがありましたが、そこでの話題の中心はやはり車輪のことでした。

 みなさん、私よりもチェックがしっかり出来ていて、さすがメカ屋さんだな、と感心させられました。

 皆、数値的には私を越えていましたが、ふみさんほどの数値は出ませんでした。

 前々から気になっていたので、改めて、質問させていただきますが、新品単3アルカリ乾電池2本で、本当に52回転だったのですか?、絶対出る数値ではありません。これははっきりと、言い切れることです。

 また、右が39回転が42回転に改善されたとのことですが、まだ、10回転もバランスが悪いのは、右側にまだまだ問題点となる箇所がある、ということで、ほっとける問題ではないと考えますが、如何でしょうか?

 また、きのう、新しい加工方法を聞きましたので、のちほど、ブログに書きたいと思っています。

投稿: KEN | 2007年4月16日 (月) 06:40

KENさん こんばんは。

ホイールにマジックで印をつけて、近くにあったオキシライド2本で回転を数えましたところ、左=52回、右=39回でした。
左右のバランスが悪いので、ベース部右側を分解してから、エンコーダーディスクにかすかに当たっている羽部2枚分をリューターで削ったところ、39回転が42回転に上がり、改善されました。
左側の52回転には追いつきませんが、両輪に給電して走行させたところ、何故か限りなく直進できるようになりました。

尚、KENさんのアルカリ対、オキシライドでは回転数の比較にはなりませんが・・・・近くのコンビニで販売している単三電池全てがオキシライドでした。
明日はもう一台の様子をチェックする予定です。

ところで、ホイールにつけたマジックの印が消えなくなってしまいました・・・かなり目立つのですが・・・

投稿: ふみのへや | 2007年4月13日 (金) 22:44

ふみさん、KENです。

回転数を計るのはそんなに難しいことではありません。

車輪なしならシャフトに、車輪付きなら、車輪の一カ所に、マジックとか、テープなどで目印を付ければいいだけです。

是非、計ってみてください。

投稿: KEN | 2007年4月13日 (金) 13:57

KENさん こんにちは

車輪の回転に関する諸問題が解決されたようで、良かったですね。
KENさんの場合「車輪用シャフトカバー」に問題があったようですが、私の場合はシャフト軸とエンコーダーの接合に問題がありました。
人によって問題箇所が異なると言うことは、製品の製造過程にバラツキがあるとも考えられます。困ったものですね。

回転数rpm(rounds per minute)計測は目視で行うのでしょうか?
目視ですと、なんだか目が回りそうな気がしますが、別の方法でもあるのでしょうか?
私の場合は、右側に若干負荷がありますので、その分、回転数が落ちると思います。面白そうなのでこんどテストしてみようかと思います。
コメントありがとうございました。

投稿: ふみのへや | 2007年4月13日 (金) 10:30

ふみさん、こんばんは。

私も右の車輪が思うように回らず、色々とやってみましたが、結果がまとまりましたので、報告させていただきます。

私の場合は、「車輪用シャフトカバー」に大きな原因がありました。

しっかり固定しても、隙間があるので、上から「プーリーカバー」で押さえつけられたときに、「ギヤ付ドライブシャフト」の中心軸が曲がってしまい、車輪を付けると、「ドライブシャフト用ステー」と「内側ホイール」との隙間が微妙に狂うようになりました。

対策として、「腰部ケース」の「車輪用シャフトカバー」の突起が入るところに、「爪楊枝」を6mmの長さにしたものを挿入しました。

これで、完璧!

新品単3アルカリ電池2本(3.0V)で42rpmいきました。

電流測定ではない、一つの目安になるのではないかと、期待しています。

投稿: KEN | 2007年4月13日 (金) 01:18

hisamiさん おはようございます。 コメントありがとうございます。

私のブログの追記と、hisamiさんのコメントと入れ違いなってしまったようです。
私もベルトテンションの変更を試してみたところ、1.5Vで回るようになったものの、スリップし易くなってしまい現状に戻しました。ブログに書いたままですが・・・・
とりあえずモーター軸穴を広げテストして、うまくいけばhisamiさんと同様、ネジ穴をずらす予定でしたが、問題がある事が分かり、途中で取りやめた次第です。

シャフトの長さとか、ベルトテンションの違いとか、同型の左右のユニット間で寸法が異なるのは良い気分ではありませんね・・・

コメントありがとうございました。

投稿: ふみのへや | 2007年4月 8日 (日) 11:18

ふみさん、おはようございます。

ここ何日か車輪の回転が取り上げられていましたが、当初より私のロボは1,5Vでもスムーズな回転をしていた為にコメントできませんでした。

その折、ふみさんの検証結果でモーター軸と、ギア付きのプーリー軸の距離に差異がある事が判明とあり、思い当たる事がありますのでコメントします。

それは、モーターを取り付ける際に、ベルトの張りが左右違う事に気がつき、車のドライブベルト取替えの要領でOリングの張りを調整した事です。

その方法はモーター取り付けネジの片方の、ネジ穴をモーター軸と同心円上になるように穴を広げて、Oリングを着けた状態で、張りを調整した事です。

今後この方法が適切なのかどうか判りませんが、参考にしていただければ幸せです。

投稿: hisami | 2007年4月 8日 (日) 10:41

おにゃにゃさん おはようございます。

左右ドライブシャフトの長さが0.3mm異なる? 
私の場合は車輪をドライブシャフト奥まで目一杯入れても内側ホイルとの接触は無かったものの、車輪を取り付けた状態で実寸を計測したところ、右側が若干長くなっていました。
確かにベルトテンションを含めて、精度に難があるようですね。

ベルトテンションの方は、モーターネジを外してテンションを緩めたところ1.5Vで回りましたが、スリップし易くなる事が分かり現状に戻しました。ベースボードに使用されるPMWの特性から、低速でもトルクが有りそうなので、暫くは様子見と言うことにしました。

赤外線リモコンは確かにアナウンスされていましたね。今回の記事にはブレッドボード上の・・・と書いてありますのでリモコン機能を持たせた実験かとも考えられます。
ネット経由で録画やエアゴンのコントロール・・・良いですね。
是非研究を続けられて、その成果のレポートを心待ちにしています。

投稿: ふみのへや | 2007年4月 8日 (日) 09:11

 ふみさん おはようございます。

 色々と検証お疲れ様です。さて、ベースの走行系の問題ですが、私の場合は1.5Vだと両輪とも手で勢いを付けないと回りませんし、片側はドライブシャフトステー外周先端の盛り上がった所と内側ホイルが、ネジを締めこむと触れてしまうため、ワッシャーを加工してドライブシャフト先端につけ補正しています。これは、ドライブシャフトの長さがステーから計測して、0.3mmほど左右で違うことが原因でした。

 ふみさんの検証でもベルトテンションの違いの原因にあげられていたように、部品の加工精度や型精度がイタリアンなことが根本原因と思われてなりません。ポジティブに考えれば、これらの問題を工夫の余地を残していると思えばいいのでしょうが........。1.5Vで回せることが理想でしょうが、あくまで手段としての1.5Vと割り切って進めていこうと個人的には思っています。

 また、今回のイタリアの部品PDFは、たった1号だけの更新でしたが、これは延長15号がアナウンスされた際に告知されていた、プログラマブル赤外線リモコンの始まりなのでしょうか?これがあれば、留守宅の自室エアコンを帰宅前にロボにONさせて、快適な部屋に入るということも可能になりますかね?この前哨戦で、NET経由でのロボ制御のテストをしているのですが、うまくいかず悪戦苦闘中です(笑)

投稿: おにゃにゃ | 2007年4月 8日 (日) 08:32

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