2020.09.22 02:54

ロボットアームクローラー MieC Mk-Ⅱ

社内ロボコン大会用に作成したロボットアームクローラー「MieC Mk-Ⅱ」の解説

PS4のコントローラーを使ってロボットアームとクローラーを制御可能、ロボットの状態が外からわかるようにLEDも設置

PS4コントローラー⇔(Bluetooth通信)⇔Arduino(クローラー駆動DCモータ、アーム駆動サーボモータ、LEDモジュール)という構成

メカ構成

ロボットアームとクローラーのメカ部品は既製品を購入。

参考：banggood (色んなメカトロパーツが売っているので、見ているだけで楽しい)

アルミ製でしっかりした作りにも関わらず中華製のおかげか、国産パーツよりはお安い印象、ただし説明資料は中国語多し。

剛性の分だけ重量(総重量2kg程)があり、おまけにクローラー式の駆動は悪路に強い分

エネルギー効率が悪いためモータとバッテリーはそれなりのパワーが必要。

駆動用モータはコンパクトで高出力のトルクを引き出せるギアードDCモータを使用。

クローラーでのスピーディーな動きの実現のためには、ギアードモータ推奨の12V以上のモータ電圧印加が望ましい。

しかし、単三乾電池(1.5V)を8本も直列につなげるとそれ自体が重みとなり、さらにパワーが必要という悪循環に陥るため

今回は、軽量で高出力なリチウムイオンバッテリーを採用。

リチウムイオンバッテリーなら一本で3.6～3.7V出力できるので 4本あれば十分な電圧(14.4～14.8V)を供給することができる。 (実際は2本の7Vくらいでも、ちゃんと動いてくれるが）

今回は18650という規格のリチウムイオンバッテリーを使用。

(前2桁が直径(×1mm)を、後3桁が長さ(×0.1mm)を表しており、18650は長さ6.5cm、直径1.8cmの円筒形バッテリーとなっている)

注意点として、リチウムイオンバッテリーは使い方を誤ると発火の危険等があるとのことなので

ここは安価な中華製の生セルではなく、保護回路付きの国産のリチウムイオンバッテリーを購入。

本体にバッテリーを取り付けるためのメカ部品は、さすがに既製品にはないため自分で設計して、3Dプリンタで出力

走行中にバッテリーが落ちないように凹形状を作る等の工夫を実施。

精度や安定性が必要な機構、モジュールはできるだけ既製品を使用しどうしても必要な箇所だけ自前で作っていくスタイルです。

Arduino Megaに下記機能のモジュールを接続

モジュール用の5V電源が複数必要なのでセンサーシールドも使用

リチウムイオンバッテリー4本直列(14.4V)をモータドライバに直接とDC-DC電圧レギュレータで7V程度に降圧しサーボモータ用の電源として使用

当初はサーボとArduinoの両方の電源も兼ねていたが、動作が不安定になったり Bluetoothが上手く起動しない等の問題があったため Arduinoは別電源(9V電池)とした。

余談として、Bluetoothも相性があるらしく、最初は安価な非純正PS4コントローラーを購入しテストしてみたが、上手く繋がらず。

Bluetooth通信部分はブラックボックスにつき、ネットで実績のある組み合わせが良いみたいなので、純正のPS4コントローラーを購入。

コントローラーなんて何でも良かったはずなのに、PS4本体を持っていないにも関わらずコントローラーだけ買うことになってしまった。 (昔持ってたPS3を売らずに取っておけばよかった。。。）

しかし、安価な非純正と純正を比べると、やはり造りの丁寧さや使用感は純正の方が上だなと実感、さずがsony。

モータと電源のスイッチは個人的好みでトグルスイッチを使用。

MieCの名前は大学の研究室で作っていたロボットの名前から拝借

「社会人になっても、こんなロボットを作りたいな」などと思ってから早十年、ようやく二代目を作成。

初代はDebian Linuxで動かしていたが、今ならラズパイで作り直せるやも。

メカトロ同好部エルチカ

本団体は、電子工作が好きな人の集まりです。主に愛知県周辺のメイカーイベントに出展していたりします。本サイトは、作品紹介やコラムなど掲載しております。

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