self balancing robot 作成 その３ B-ROBOT の作成

各種モーターを使用する

２輪 倒立振り子の作成も今回で３回目になります、初回はタミヤのモーターを使ったものでなんとか立ちましたが不安定でダメでした、２度目はローターリーエンコーダー付DCモーターを使用した物でこれはほぼ完璧に立ちましたが、リモートコントロールで躓いています。

残っているモーターは、ステッパーモーター、ブラシレスモーターなどですが今回はステッパーモーターを使用した物に挑戦します。

ステッパーモーター仕様のB-Robot作成

YouTubeなどを見るとステッパーモーターを使用したself balancing robot の動画が数多くアップされています、この中から作成しやすそうな物を２件チョイスしました。

YABR：初心者向けに詳細に説明されており作りやすそうです。

B-ROBOT：JJrobots でキットも発売されています、Githubにフレームのデーターから回路図・スケッチまで公開されていて作りやすそうです、またこれを元に小型化した物を作成した方もおられますので参考になります。

今回は B-ROBOT を参考に作成することにします、専用のAndroidアプリも提供されていてコントロールがしやすいように思えます。

パーツ・仕様

オリジナルのB-ROBOTの仕様と違うところは以下です。

Arduino Leonardo → Arduino ProMicro ステッパーモーター NEMA17 → 中古 日本電産KH39FM2-022

電源 単３（1.2V)６本 → 3Sリポ850mA このため5Vレギュレーター追加

ESP8266 → ESP Wroom-02 技適対応品

フレームは側面：3mmアクリル板をCNC加工、底板及び天板は3Dプリンターで作成、ホイールは3Dプリンターで作成しOリングを取付けました、サーボは使用しません。

基盤にパーツを配置

90×70mmのユニバーサル基板にパーツを配置し配線しました、パーツの配置を考えればもう少し小さくなりそうです。

プログラムの変更点

B-RBOTを小型化された方を参考にしましたが、ProMicroのD6端子では動作しなかったのでD9端子に変更しました。

バッテリーを3Sリポバッテリーにしたのでリポ電池使用にスケッチを変更

ハマった事

Wroom-02はProMicroからATコマンドで操作されますが、エラーで繋がらない事象が発生しました、配線チェックしても問題なく原因が分からずハマりました。

ネットで色々調べた結果分かったことは、「一度プログラムを書き込んだESP8266はATコマンドを使用出来ない」と言うことでした、確かにWroom-02にプログラムを書き込んだ物を使用していました。

ATコマンドを再度使えるようにするにはファームウエアを書き込む必要があるようです、ここの記事を参考にファームウエアを最新の物に書き換えてATコマンドが使えるようになりました。(^_^;)

AndroidスマフォのAPPでコントロール

スマフォのAPP JJrobots control APP をインストールすればスマフォでB-ROBOTをコントロールできます、またPIDの調整もスマフォで出来ますので便利です。

完 成

バッテリーは当初上部に置きましたが不安定だったので現在の位置に移動しました、パーツの配置密度を上げて基板を小さくすればもっとスマートになったでしょうが、ちょっと頭でっかちで不格好です。

B-ROBOTもどきの動作動画

関連記事

blogdaichan.hatenablog.com

ESP8266 (WROOM-02) 書き込み汎用基板作成

ESP WROOM-02 にスケッチを書き込む際、ブレッドボードを使用して書き込んでいますが、書き込みするたびに配線するのは面倒なのでなんとかしたいと思っていました。

書込み用汎用基板の作成

そこでユニバーサル基板を使い書込み用汎用基板を作成してみました、汎用と言ってもWROOM-02をピッチ変換用基板（スイッチサイエンス製）に取付けたものを対象にしています。

使用パーツ

FTDIシリアル変換アダプター（5V・3.3V切り替えスイッチ付）、手持ちのものは5V専用だったので3.3V用に変更しました。

ピンヘッダー オスおよびメス、10KΩ抵抗、基板用スイッチ、及びユニバーサル基板（60×40mm）

回路図

FTDIシリアル変換アダプターから3.3Vを供給しています、3.3Vのレギュレーターを入れるのが良いとは思いますが、書込みが出来ましたのでレギュレーターは付けませんでした。

プログラムを書き込むときは、スイッチを UART DownLoad 側に入れます。

基盤への組み込み配線

回路自体は複雑では無いので、半田付けに慣れた人は簡単に出来ます、老眼の私は、ルーペを付けて行いました。

まだ使い始めたばかりですが、ESP Wroom-02はWiFiに繋がりプログラムも書き込めますのでいろいろ使えそうです。

半田ごて用こて台を新調

モノタローで工作に使う小物を探していたところ目にとまって購入することに、探していたものは安価な小物だったのに、いつものように目が欲しくなってポチってしまいました。

必要な物なので無駄ではないですが、よく調べもしないで衝動買いするのが私の悪い癖、アマゾンで安く購入できたのに。(^_^;)

ものは「白光の633」というこて台です、今までは作業台の上に直に半田ごてを置いて作業をしてました、最近Arduinoなどを使って電子工作に夢中で半田付け作業が頻繁になり火傷しそうになったこともしばしば。

鉄製で重量があり安定しています、金属たわしみたいな小手先クリーナー付ですが、耐熱スポンジも捨てがたいので両方使っています。

ちなみに半田ごても白光の「ダイヤル式温度制御はんだごて」です、すぐに熱くなり温度調節も出来るので重宝しています。

Voice Kit 小ネタ スマフォのVNCアプリでシャットダウンさせる

プロローグ

Voice Kit をオートスタートさせて使用していますが、シャットダウンする場合はVoice Kitにモニターとキーボードを繋げるか、VNCなどを使用し遠隔制御で行います。

また、local command を使えば音声でシャットダウン出来ますが、Voice Kitのボタンが使えないし応答の音声が大きすぎ、しかもボリュームをコントロール出来ません、この件については Googleも改善に取り組んでいるようですが現時点では改善されていません。

PCからVNC接続

Voice Kit の設定がある程度済んだ後は、モニターやキーボードがじゃまになってきて、今はノートPCからVNC接続で行っています、コマンドラインが苦手な私にはGUIで設定出来るVNCはありがたいです。

しかし、オートスタートさせたVoice Kit をシャットダウンさせる事だけにPCを立ち上げるのは面倒ですし効率が悪いですね。

スマフォのVNCを使う

スマートフォンを持っていればVNCアプリが使えます、画面が小さいので設定などを行うのには無理がありますが、シャットダウンさせるのは問題なく出来そうです。

早速Google Play store でVNCを検索「VNC Viewer Remote Desktop」がありましたのでインストール、書き留めておいたVoice Kit のIPアドレスとパスワードを設定し接続しました。

立ち上げてプルダウンメニューからシャットダウンを選択したところです。

これでオートスタートさせたVoice Kit も手早くシャットダウン出来ます。

Balancing Robot Car その２ rotary encoder を使用する_２

作成準備が整いましたので配線を行っていきます、YouTubeで参考になる動画を見付けましたのでこの方法で作成します。

回路図およびライブラリー、スケッチ

上記動画のリンクからダウンロード出来ます、圧縮ファイルを解凍すると回路図・ライブラリー・スケッチの各フォルダが出来ますのでそれらを使用しました。

回路図の内容に一部不明（間違？）な部分もありますが適宜修正して配線を行いました。

問題点は大まかに以下のようなものです。

MPU6050の5VがVIN(7.4V）接続されている⇒5V端子に変更 エンコーダーのVCCは3.3Vなのに5Vに接続されている⇒3.3V端子に変更 TB6612FNGの端子配置は回路図と違う現物を見ながら配線する、等々。

配線および組立

上記の問題を踏まえてユニバーサル基盤にパーツを配置し、配線を行い組立ました。

Bluetoothについては配線はしましたが、今のところ使用していません、PIDなどの調整が出来た時点で設定をします。

試験走行

スケッチはディフォルトのままボードに書き込み、起動させてみました。

あっけなく立ちました、ちょっと敏感な感じですがPIDの調整でなんとかなりそうです。

動作試験

この後の作業は

Bluetooth module を使用してスマフォでコントロール出来るようにしたいのですが、初めて行うことなので上手くいくかどうか。(^_^;)

Balancing Robot Car その２ rotary encoder を使用する_１

前の記事で初めて倒立ロボカーを作成しました、ある程度の時間バランスを保っていますが、安定性がなく常にフラフラ動いており満足するものではありませんでした、PIDの設定を調整しながら試しましたが思うようには動かず、一応倒立したので良しとしますが、モヤモヤ感が拭いきれません。

YouTube などの動画では、ロータリーエンコーダー付のモーターを使用したものが安定して動作しています、ロータリーエンコーダーを使えば安定するのかと、軽く考え作ってみることにしました。

使用パーツ類

Arduino MEGA 2560互換機

ロータリーエンコーダー付モーター（DC６V仕様）

3軸ジャイロスコープ：MPU6050

モータードライバー：TB6612 FNG

Bluetooth_モジュール：HM-10

ユニバーサル基板：7cm×9cm

アクリル板：180mm×320mm 好きな色

バッテリー：リチウムイオン18650 2本充電器付

バッテリーケース：18650用直列2本、3Dプリンターで作成

長ネジ：4mm×150mm 4本ナット・ワッシャ含む、ホームセンターなどにあります。

スペーサー：3Dプリンターで作成

3mmネジ・プラスチックスペーサー・配線用ワイヤー・ピンヘッダー・コネクタなど。

作成準備

3mmのアクリル板からMotor取り付け部・電池及びマイコン部・天板の3枚をCNCで切削、大きさは125mm×70mm。

スペーサーとバッテリーケースを3Dプリンターで作成。

長ネジ用のスペーサーは50mmと87mmを各4本PLAで作成。

電池フォルダーはTPAフィラメントで作成。

電池ケースはPLAで作成しアクリル板に挟み込みます。

モータードライバー・ジャイロ・Bluetoothモジュールなどを載せるシールドをユニバーサル基盤で作製します、Arduino MEGAに合わせて切断しピンヘッダーを取付けます。

作成準備が整いましたので、次は配線をして試験走行を行います。

黒ラブ・ダイスケ７月で５歳になります

愛犬、黒ラブのダイスケ我が家の一員になってから早５年が経ちます、朝晩の散歩は欠かさないものの、広い草原での運動は暫くぶりです。

獣医の先生にダイエットしなさいと言われ、去年の秋からダイエット用ドックフードを与え続けて体重が３６Kgから３３Kgまで３Kgほど下げることができました。

いつも春先から食欲不振になっていたのが、減量のお陰か今年は食欲旺盛です。