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R1N-Series 製作日記
2003年 8月某日。。。
ある雑誌 ( トランジスタ技術：2002年８月号；１年前の雑誌） の成松さんの「無線探査ロボットの製作」を読んでしまったことから、ロボット開発の道へ。。。
「ROBO-ONE に刺激され、さらに加速。。。 凄い！ 凄すぎる！！ 個人でここまでできるのかぁ！？」
- 秋葉原チャンプにて、ラジコン用 RC サーボを買い込みました。
- 今回、選んだのは、近藤科学（株）の PS-2174FET です。
チャンプでは、定価 \12,000 のところを \6,600 と半値近い価格でした。
トルクは 12.0kg/cm (@6.0V) とスペック的には申し分ないので、思い切って「足」の分だけ購入。
サーボ比較は、バーニング宮田さんの Web がとっても参考になりました。
- １個違う箱は、頭部分の制御用として KO PS-712FET (\3,300) 購入。
- 今回は、ツクモ・ロボコンマガジン館の店員さんのアドバイスもあり、高価なデジタルサーボはやめ、アナログだけど高性能なもので揃えてみました。
- いきなり、分解してみることに。。。
- ちっちゃな基盤が出てきて、
ここで、PWM 信号を制御しているのかな？ と。
- ちなみに、黒：GND, 赤：Vdd(+6V), 白：PWM でした。
- この基盤裏には、メタルギアがビッシリ。
- ベストテクノロジー（株）さんの制御ボード一式を購入。
ツクモ・ロボコンマガジン館にて（メーカー定価）。 もっと安くしてほしい！！
- 制御 CPU には Renesas HD64F7045F28 ( SH-2 core 32bit RISC 7045F 28MHz)
- PWM, I/O 系に Xilinx FPGA を使用。 本ボードは Rev.B 。
なかなかの出費だが、歩くことを夢見て、いざ、仮組み。。。
Code Name : R1N1
- RCモータのブラケットには、（株）イトーレイネツさんのものを使用。
ROBO-ONE 出場者のほとんどは 1.5mm厚のアルミ板を加工されていますが、
はじめから挑戦して飽きてしまうとサーボ代が無駄になるので、既製品を使用。
- 足関節部分をイメージし、組み合わせるだけでしたが、股下１個目のブラケットは、
ハンドドライバーに3mmφのドリルをつけて穴あけをし、固定してみました。
- サーボに電流を流していなくても、バランスを保て直立。
まずまずかな？
C/N : R1N2
- 股関節部分に「腰」に相当するサーボを１個追加。
△ 歩行時の上半身の回転安定化のため（？）
- さらに、両足上にニッカドバッテリを10本搭載（左右対称のバランスを重視）。
バッテリ評価も、バーニング宮田さんの Web がとっても参考になりました。
今回は、SANYO の KR-1100AAU 1.2V仕様を５連で 6.0V 。さらに並列化。
千石電商にて購入しました。
- バッテリー固定には、東急ハンズで購入した 1.0mm厚のアルミ板で固定。
固定だけだから、ハサミなどでも切れる 1.0mm厚アルミでよいかな？
C/N : R1N2
- 胴体部分を 3mm厚のプラバンにて作成。
- 前面にバッテリーのコネクタとスイッチを搭載し、制御ボード用電池(9.0V) を載せる。
制御ボード内のRAM保持用 3.0V 電池としてリチウム電池を搭載。
- 裏面には、制御ボードを配置し、RCサーボからの信号線を繋げてみました。
- 再び電源 ON !
かなり音がするが立つことは確認できました。
・・・ KO の RC サーボは音が大きめとのこと。 とりあえず、安心。
（バーニング宮田さん、コメントをありがとう）。
- 簡易制御プログラムをつかって、ニュートラル位置決め。
音はかなり小さくなったものの、やはり自分自身の重さだけでもサーボは唸る。。。
ちょっと休憩がてら、いろいろな ROBO-ONE 戦士たちを web 上でじっくり観察してみると、特に A-Do さんと比べると R1N
には、開脚性に違いがあることがわかりました。
（２００３年９月１４日）
参考にさせていただいた Web site は、
そこで、足間ピッチは広くなるのですが、股関節部分のサーボの軸を外側にし、１８０度開脚ができるようにしてみました。
C/N : R1N3
- １８０度開脚可能なデザインに変更。
- 安定化のため足をプラバンにて作成（13mm長 x 7mm幅）。
足裏は、ゴムによるすべり止め補強あり（スニーカー同様ギザギザカットあり）。
- バッテリからのケーブルは腰の回転に邪魔にならないようにカールする。
- 両腕を仮組みしてみました。
左腕は手先が回転する（２軸直行）。
右腕は、抱え込みできる（２軸平行）。
- 制御ボード用電池を 9.0V タイプからニッカドバッテリへ変更。
6.5V 要求とあったが、6.0V まで落ちたバッテリでも安定して動作を確認。
お腹部分に搭載。
- R1N3 について
- 自由度 片足 5 (両足 10), 片腕 3(両腕 6), 腰 1, 頭 1 ； 合計 18
- 重量 2.3kg (バッテリ含む；腕仮、頭なし、ボディ補強なし）
- 電源 ON ! ・・・ ジリジリ・・・ サーボが唸るが、立った！ 立った！！
制御プログラムを作ろう！
ただ、そろそろ赤ん坊の誕生予定日。 トロトロしてると、遊ぶ暇なくなるのではないかな？と心配。
ロボット開発用に Linux 専用機だった Koara をあてがおうとしたが、何故か
RS232C 通信が失敗してしまったのでした。。。悲しい。
CPU スピードアップなどしてしまって、クロックと実際の通信速度にズレが生じているのでしょうか？ 謎です。
仕方ないので、持ち帰り仕事などに使っている PC （Phenix） を開発環境として整備するしかないかなぁ。。。
（２００３年９月１５日）
ひさびさに、更新。
バーニング宮田さんに、アドバイスをいろいろといただきながら、ロボットの構想をまとめていく。
見た目には、あまり変わらないが、着実に安定性を増していく。。。
９月２６日に、祥雅（よしまさ）が生まれた。 やはり、赤ちゃんはいい！ 生まれてくれてありがとう！！
ロボット制御用のラジコンユニットを作成してみることにした。 以下がその写真など。
う〜ん。
このパーツつくるのにまる１日使ってしまった。。。 先人達は、いとも簡単に作ったような感じで流しているのが、不思議。。。
- 基板裏面は、配線を引き回すのみとし、表面にパーツをもってきた。 そのため、H8-tiny 下にも Tr. と抵抗が配置。 我ながらがんばったものだ。。。 これで、回路ミスしていたら。。。
- 回路としては、RC受信機からの入力信号を 5V フルスイングするように Tr. と抵抗を入れたもの。 RC受信機は、信号のみを取り出し、４ｃｈのところが受信機の電源を兼ねているようなので、H8-tiny 内部の 5Vレギュレタ出力をつないだ。 特別な回路でもないので、回路図省略。
→ 回路図＆プログラムのページを作った。
とりあえず、制御ソフトは、これから作ることにしよう。 デモソフトは動いているので、そんなに難しくはないはず。
あと、圧力センサも購入。 ８個買ったので、がんばって仕上げてみたい。 ビリビリ音が鳴る（サーボが発振している）のを、足裏センサー取り付けで制御・安定性をアップさせてみたい、と思うが、どこまでできるか。。。（とりあえず、書いておかないと、買ったことを忘れてしまう）
ロボコンマガジン館のWebで、近藤科学が新しいサーボを出した、との記事があった。 サーボ的には、PDS-2344FET + ハイパワーギヤ＋ストロングギア、１８０度回転を加えたものだそうだ（店員談）。 とりあえず、ミスミス負けていられないので、ギアだけはパワーアップしておこう、ということで、足の部分だけは注文。 月末に届くとのことで、楽しみがまた増えた。
（２００３年 １０月 １３日）
ひさびさに更新です。
今日、３連休の最終日（月曜日）に、秋葉原へ買い物へ出かけました。 し、しまった！ またしても、秋月通商さんの定休日でした。。。
加速度センサーを購入しようと思ってきたのですが、それが買えない。。。 とりあえず、千石でメーカーが違うけど、加速度センサーが売られていたので、それを購入。
また、次回の RoboOne は、かなりレベルが上がりそうな気がするので、バーニング宮田さんの
Web に触発されて、サーボの改造、制御系の設計など本格的にやってみようとパーツを揃えることにしました。 現時点では、何が悪いか、また、今やることが効果がでるのか、まったくわからないのですが、やるだけのことはやらないと気がすまない性格なので、とにかく、やってみることにします！ ただし、駄目だと思うところは、既存のパーツを流用ということで。。。
- 千石さんで購入してみた２軸加速度センサとその増幅回路です。
- OPAMP (JRC 4558DD) を３つ配置した基板は、機体に対して垂直に設置する予定なので、４ピンのピンヘッダとピンフレームを使って加速度センサが水平になるようにしてみました。
・・・ ちょっと荒っぽい半田付けだが、なんとか動くはず！？
・・・ 現時点では、２個分の OPAMP しか半田付けしていないので、動作確認ができませんが・・・
- 回路図的には、加速度センサに添付された説明書の OPAMP 部分を先の 4558DD に変えてみただけ
・・・図中の OPAMP を調べたのですが、見つからず、特性が不明でした。 それで汎用品を使ったということです。
まだ、お披露目？していなかった、R1N5 機体の写真をとったので、紹介します。
- かなりすっきりした機体です (R1N5)。
- ホームセンターで入手したフレームにぶら下げる形で電源を入れていないときに固定するようにしてみました。
- ボディ部の白い四角は、前回同様３ｍｍ厚のプラバン。
頭の部分は、ABS樹脂のケースに入った RC 受信機＆3664F 基板。
- 足間隔が結構開いているが、動作範囲を広げたかったので、こうなってしまった。。。
歩行パターンが未だにうまくつくれないのは、このせいかな？？
歩かせると、足と足が重なってしまう感じになってしまうのです。。。
単純にアナログサーボのトルクの問題かな？？
- トルクといえば、KOのハイパワーギア。
注文をしていたのですが、１０月末入手予定が、１１月末になってしまった。
- 転倒してもマザーボードにカバーをすることで、なんとか大丈夫になった。
前回の機体だと腰の部分が弱そう、というアドバイスを受けていたので、そこも強化？してみました。
・・・ 多少は強くなったはずです（この角度では見えないですね（笑））
- やはり、市販のCPUボードと制御基板は、大きいです。
ボディがズングリしてしまってるのも、このサイズにあわせて作らざるをえなかったからです。
RoboOne 第３回優勝の A-Do さんのようにランドセル方式にすれば多少はすっきりするのかもしれない、といまさらながらに感じました。 さすが先人は考えてますね。
とりあえず、このままの状態でおいておいて、FPGA, モータ制御FET の勉強を開始。
そろえた部品など、総額を考えると。。。 もう後には引けない。 第５回が無理でも、第６回（あるのか？）には出場して、CtoCや、Stairesに挑戦して、賞金をゲットしてやるぞ！！ と、闘志を燃やすのでした。。。
（２００３年１１月３日）
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