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オススメの道具と整理整頓。

オススメのパソコンです。

CA3K0010.jpg

間違えました、これはHEW動きませんね。

ここからはホントです。

CA3K0018.jpg

AZ-1に使っている昇圧回路はこれに入っています。コンビニで600円くらいで売っています。
色々種類があるので試しに色々な物を買ってみましたがこれが一番いい感じです。
ドコモ用がピン配置が使いやすかったです。
電源と別に出口側に3本端子がでていて端と端を短絡させると動きます。短絡させた端子は
グランドと共通になります。真ん中の端子から+5Vが出ていてそれなりに波打っているので
コンデンサを並列に置くと良いです。基盤のサイズもうろ覚えで10mm×20mm×5mm
位しかないのでどこにでも収まる感じです。単三電池2本で白や青のLEDを光らせたい時、
マイコンを安定して駆動したい時、FETを駆動したい時等結構便利だと思います。
電流も300mAくらいは取れるのでかなり高性能です。
電源電圧が十分であれば400mA以上取れるようです。
ただ基盤が安物のようでかなりパターンがはがれやすいので注意が必要です。

CA3K0020.jpg

元マイナスドライバー達です。
個人的にマイナスはネジを回す事もたまにありますが世の中の大半では物を叩いたりこじったり
剥がしたりするのに使われると思っています。
ので安いドライバーセットを買ってグラインダー等で先を削ってモーターの缶のカシメを
開ける道具にしたりしています。先を鋭利に削ると使いやすくはなりますが
怪我をした場合も大変なので気を付けて下さい。モーターの缶を開ける時は
カッターマット等の滑りにくい物の上でこじる側を下にして開けると怪我をしにくいです。

CA3K0025.jpg

最近買ったオイルです。前から気になってはいたんですがちょっと高めだったので。
小さくて使いやすそうな缶があったので衝動買いしました。
定番といわれるだけのことはあります。ケミカルの一流メーカーといわれるだけの事はあります。
使った感想は文句無しです。ベアリングの回転を軽くしたい場合
これを定期的に刺しておくのが良さそうです。
http://beeannex.jp/shopdetail/039015000043/brandname/
ノズルも折りたためてとても作業がしやすいです。
カタログを見ているとどれもこれも欲しくなってくる感じですが
値段を見て止めておこう毎回と思います。
次は同メーカーのフッソオイル105辺り樹脂パーツに試したいです。かなりお高いですが・・・

上で紹介したマイナスで溜まっていた中古モーターを分解して
使える部品は回収し整理整頓しました。
面倒でなかなかやらないのでどんどん溜まっていくんですが
消耗したモーターがいくらあっても役に立たないので一気にやっつけました。

CA3K0027.jpg

コアです、手裏剣とか呼んでますが。普段は捨ててますが今回は回収してみました。
好きな枚数重ねればモーターの特性を大幅に変えることも出来ます。

CA3K0028.jpg

その他部品たち。
左から磨耗していない3mmコミュテーターとカーボンブラシ、
磨耗したコミュテーターから取った芯と樹脂のシム、金属のストッパー、
一番重要なシャフト、
なんとなく開いている場所、
磨耗しているけどまだ使えそうなブラシとマクソンモーター修理用の材料です。

シャフトはモーターを捨てる場合回収すべきです。
1本1gほどありますがとても頑丈で表面も研磨されていて稼動部分を作るときに便利です。
多少無理な設計をしても支えている方の部品が折れる程でとても優秀な材料なのでオススメです。

シムの類もクリアランス調整に便利です。ガタが無いのがいいですね。
コミュテーターの芯も切ってスペーサーやスリーブにします。
割と頑丈で耐熱性もそこそこありつつ樹脂の軽さなので便利です。

MCRでもステアリングのモーターは制限されていないので
チャレンジ精神のある人は自分で作ってみるのも面白いと思います。
勝ちに行くにはやはり厳しいですが自作サーボの練習としてはむしろ良いと思います。
コアレスモーターを使用しない自作サーボの高性能化についても記事にしたいと思います。

というわけでモーターの残骸がかなり片付きました。

CA3K0029.jpg

特殊サイズのモーターも秋葉原をうろうろしていると結構売っています。
安いとつい衝動買いしてしまい性能が良いと無くなる前に確保とばかりに在庫の残りを聞いて
次に来た時まとめ買いしたりしてしまいます。
このあたりいい材料をコストをかけずに手に入れる駆け引きなんかも
工作で物を作る醍醐味かなと思っています。
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掃除。

部屋を片付けていたら昔走らせていたRCが出てきました。

CA3K0026.jpg

埃まみれで電気系は全部はがされていたのでシャワーで掃除して乾かし、
樹脂の浸透保護剤を吹き掛けて放置した後また水で流して今はバラバラになっています。
HPIの初代RS4にいくつかバージョンアップのキットを組んだ物なのでかなり古いです。
今乗っている自転車と同じくらい古いです。
自分が4輪を駆動する車が好きなのはこの車体のせいなので
せっかくだから時間を掛けて復活させようかと思います。
いくつか部品が欠けているので代用になる物が手に入るかが勝負です。
右フロントのユニバーサルジョイントが曲がっているので
4本とも等速ジョイントに交換したいところです。
もちろん専用パーツなどとっくに手に入らないので
現行車のパーツで代用が効く物を何とか工夫して取り付けるつもりです。
スパーギヤのマウントも無くなっているので代用品探しの旅です。
ネジとジョイントとリンクとデフのボールとベアリングとショックの
Oリングとダイヤフラムとスプリングも新品にします。
この辺りは汎用品なので特に苦労は無いでしょう。
あとはタイヤとホイールとボディーを新しく組んで車体は出来上がりですが・・・

電気系をどうしようか悩ましいところです。
正直一番コストが掛かる部分ですがチープな感じには仕上げたくないので。
レシーバは2.4GHzにしますがリポブラシレスにするか悩みます。
この辺り贅沢をすると結構いい値段になってしまいますがサーキットで
タイムを詰めるわけではないので。

実は今までリポとブラシレスはほとんど使った事が無いので
食わず嫌いも良くなかろうという事で試しに使ってみようかと思います。
ベアリングをどれくらい上等な物で組むかも悩みます。

まぁこうして新しい車体を組む計画で悩んでいる時が一番楽しいので
完成はしばらく先になりそうです。

MCR:良い車体を作り、その性能を維持するのに重要なポイント。

前回の記事の続きです。
前の記事で作る過程に関して気にしている部分は
大体説明したので次は調整し始めてから気を使うと良い点について書きます。
組み立てで気を使った分確実にトラブルの頻度は減ります。
ですが点検は必ず必要な物です。

やはり目立つあたりでネジの緩み、コネクタが抜け掛かっている、
配線が断線しかかっている、この辺りは特に大会前や大会中はかなり気にしますが
そうでなくても普段から点検しておいた方が良いです。
点検して問題が無くても長い間使用した部品は念のため大会前に交換し
動作チェックを行う位には念を入れて良いと思います。

その他稼動部分のガタも気にすると良いです。動く部分全てです。
また部品にひびが入って剛性が低下しているのに折れてしまうまで気付かない場合も
よくあるケースなのでダメージがありそうな部品、テスト中にぶつけてしまった部分などは
気にするようにすると調整の効率が上がるはずです。

タイヤの減り方にもかなり車体の状態が現れてきます。
大体左右対称に磨耗していれば良いですがそうでない場合は原因を特定して
解決する必要があります。走行させずに平らで硬い平面に車体を置いて観察し
車輪が均等に接地しているか見るのも良いと思います。

左右のギヤボックスを片側づつ回転させて音を聞くのも良い点検方法です。
指定モーターは出力軸と反対側の軸受けが最初に駄目になる場合が多く、
そのガタガタになった状態でもそれなりには走行できてしまうので気付き難いポイントです。

ラジコンサーボで操舵を行う場合サーボのセンター値を調整し設定すると思いますが
これをしっかり行っても直進がずれてくる場合があります。
大体の原因は車輪支持部のずれおよび軸受けのガタでしょう。
4つ車輪がある場合一つ向きがずれても直進できなくなるので
サーボセンタを変えていないのに直進がずれた場合車体の方を点検します。

ベーシッククラスの走行調整でありがちなのは
電池の電圧が高いうちはコースアウトしてしまい、
調整するうちに電圧が下がってきてコースアウトしなくなり、
電池を交換するとまたパワーが上がってコースアウトの繰り返し、
というパターンです。これは真面目にやるなら大会時の電池の状態や温度等も含めて
最終的にそこにぴったりあわせる、また状況が想定外だった場合に備えて
いくつか走行プログラムを用意しておく、といった作戦を立てることも
大会で結果を残す為には必要です。

まずはある程度減った電池で安全マージンを多めにとって調整します。
充電電池を使用する場合は充電直後に使用するのを避けパワーを控え目にすると
安定した調整が出来ます。アルカリ電池使い捨てでは金額的に厳しいので
やはり充電電池が良いと思います。
定番といったところでやはりエネループシリーズでしょうか。
以前のニッケル水素電池に比べ安価で品質が安定していて
扱いが比較的容易でパワーも割りと有ります。
各メーカーからOEM品が発売されていますがあまり差は無いので通常の白いエネループを
12本パックで必要な分購入しローテーションさせながら使用すると良いと思います。
4本組み等セットで使用する場合出来ればセットが混ざらないように
印を付けて管理すると良いです。

バッテリーやモーターの選別やマッチド、慣らし等は最初の内は意識しないで良いと思います。
ただバッテリーの充電中の温度は気にした方が良いです。
特に4本充電している最中に1本だけ熱いといったケースもたまにあるので
そういった場合は取り合えず冷まして電圧を測り差が大きいようなら問題が起きた電池は破棄し
残りは他の用途に使えば良いでしょう。
バッテリーをショートさせてしまった場合こういうケースになりやすいです。

基本的な部分ではこんな所でしょうか。

次回は参加クラス分けに関係無く車体の工夫の要点等を説明していきたいと思います。

MCR:良い車体を作るのに重要なポイント。

そういえばMCRをこれから始める学生達に向けての記事を書いていなかったのを
思い出したので書きます。このブログをはじめたのも本来そんな理由だったので。

というわけでまずはベーシック編です。
ベーシッククラスのマシンを組み立てる人は始めてロボットを作る人が多いと思うので
ネジ締め辺りの基本的なところから行きます。

ネジを締めるに当たってベーシッククラスのマシンはだいたいの場合
樹脂のパーツをネジで固定します。樹脂は柔らかいので金属のパーツを止めるときの様に
強いトルクを掛けて締める事が出来ません。部品が潰れます。

しかしゆるいと当然外れます。ここの加減はなかなか難しいですが便利な物があります。
ネジを締める時に塗っておくと固まって緩みを抑えてくれるケミカルです。
この用途だとロックタイトかパーマテックスの中強度が良いです。
http://www.amazon.co.jp/%E3%83%98%E3%83%B3%E3%82%B1%E3%83%AB%E3%82%B8%E3%83%A3%E3%83%91%E3%83%B3%EF%BC%88%E6%A0%AA%EF%BC%89-%EF%BC%A1%EF%BC%A7%E4%BA%8B%E6%A5%AD%E9%83%A8-%E3%83%AD%E3%83%83%E3%82%AF%E3%82%BF%E3%82%A4%E3%83%88-%E3%81%AD%E3%81%98%E7%B7%A9%E3%81%BF%E6%AD%A2%E3%82%81%E6%8E%A5%E7%9D%80%E5%89%A4-%E4%B8%AD%E5%BC%B7%E5%BA%A6-%EF%BC%92%EF%BC%94%EF%BC%93-%EF%BC%91%EF%BC%90%EF%BD%8D%EF%BD%8C-24310/dp/B00762GT8C/ref=pd_cp_diy_3

この辺りが丁度良いと思います。

それとネジとナットで2つのパーツを固定する場合が多いですが合計4つの部品を押さえて
更にネジを回すので大変です。ネジを回すドライバーとナットを固定する工具を含めれば6つ
一度に押さえないといけないのでなかなか大変だと思います。
そういった場合ネジもしくはナットを部品に接着してしまうとメンテナンスがとても楽になります。

接着はとりあえずパーツクリーナー等の溶剤で部品を脱脂してから行いましょう。
新品のパーツでもです。樹脂のパーツは大体の場合型に溶けた樹脂を
高い圧力で流し込んで成型しますが型に張り付かないように離型剤、
まぁ油の類が付着している場合が多いです。
大体は除去されていますがしっかり脱脂してから
接着した方が接着した物が剥がれてしまう確立が大分減ると思います。

http://store.shopping.yahoo.co.jp/yoshitakaselect/a67-25.html
私はこれを使っています。別にこれが良いという訳ではなく
近くのホームセンターで安く売っているので。1本200円しない場合も多々あるので
多めに買っておいて良いと思います。
機械を組んだりばらしたりする時は頻繁に使うので必需品です。

次に接着剤です。
私はほとんど瞬間接着剤で止めてしまうのですがこの辺りも悪くないようです。
http://www.monotaro.com/p/0875/5345/?utm_medium=organic&cm_mmc=googleps-_-organic-_-%28not+set%29-_-%28not+set%29&utm_source=googleps

http://www.monotaro.com/g/00017551/

後者のSUの方が使っている人が多いので良いのかもしれません。
特性は似た感じでしっかり固まるのに1日程かかりその間位置決めを
しっかりやっておかないといけないのが難点です。固まっても弾力があるのはいいですね。

一旦脱脂した状態で車体を仮組みをしてナットを上記の接着剤で止めるのが良いかもしれません。

ベーシッククラスで指定されているギヤボックスは駆動シャフトをイモネジで押さえて固定しますが
これは大体すぐ緩みます。ネジロックで緩みを防いでも滑って駆動が伝わらなくなります。
対策としてはシャフトのイモネジが当たる部分をヤスリで削って平らな面を作り
そこにネジを当てるのが良いでしょう。
ネジロックと併用すればほとんどトラブルは防ぐ事が出来ます。

次は配線です。
まず何しろ取り回しをきれいにやりましょう。
線の長さは少し余裕を持って、コネクタ等の取り付け取り外しが想定される部分には
その分の余裕もプラスして、可動部に対し結線する場合は可動範囲も考慮に入れて配線の通り道や
長さを決めます。また、結束バンド等で配線を固定して車体に這わせるようにすると
振動による断線や可動部に挟んだり巻き込まれたりといったトラブルも防げます。

次は可動部分の潤滑ですがギヤボックスの付属グリスでもまぁ問題はありません。
ただグリスは粘度が高く抵抗が大きいのであまりオススメしません。
組み立て後も浸透して軸受けの内部も潤滑してくれるという点でオイルスプレーをオススメします、
が、オイルスプレーには樹脂を劣化させる物も多々あります。
これは長期的に効いてくるので塗った時は気付かず後でトラブルが起こるので厄介です。
定番の5-56は樹脂を悪くするようなのでアウトですね。
これは冗談ではないのですが食品用の油とかは案外悪くなかったりします。

http://kyoshoshop-online.com/kyosho/goods/index.html?cid=99999&ggcd=96177
今私はこれを使っています。良い印象です。

スクワランというオイルもなかなか良いです。元々は潤滑油として作られた物だったと思うのですが
検索すると化粧品ばかり出てきます。潤滑オイルとしてのスクワランは割と高価なのですが
潤滑も接点洗浄も出来て樹脂にも人体にも害が無い超完璧オイルだったりします。
http://www.oyaide.com/catalog/products/p-2507.html

やはり定番というとこの辺りでしょうか。グリスになってしまいますが
これは粘度による抵抗が低めです。これの前に
チタングリスというのがありましたがあれはやめておきましょう。
http://tamiyashop.jp/shop/product_info.php?products_id=15383

こっちは若干粘度は高いですが磨耗を抑える効果が高いのと比較的高荷重がかかっても
スムーズな動きを保つという点で値段の割りにとても優秀でした。
http://tamiyashop.jp/shop/product_info.php?products_id=87099

また金属のピニオンギヤが指定されていますがあれを外す場合
壊さず外すのはなかなか難しいのでこういった道具もあります。
http://tamiyashop.jp/shop/product_info.php?cPath=14_83&products_id=15422
外す場合はなかなか無いかと思いますが一応。
ピニオンギヤを壊しても構わない場合はギヤをペンチで軽く潰すと手で抜けます。

結構長くなってしまったのでこの辺りでベーシッククラス組み立て編はひと区切りとします。
またまとまり次第続きを書くと思います。

今回の車 詳細

今回の車ですが思っていたほど大会会場で質問されたりしなかったので
イマイチなのかなーと思っていましたが
どうもそうではなかったようです。

よく言われますがどうやら私は話しかけづらい、
というか普通にしていると不機嫌そうに見えるようです。
実際には車を走らせるのが面白くて夢中になっていたりします。

というわけで今回の車の詳細を。
特に説明用の写真を撮っていないので文章だけで行きます。
判りづらかったら質問してもらえればと思います。

まずはやはりライントレースの方法からでしょうか。

以前の記事の写真を見てもらえれば大体見当が付くかと思いますが、
主に5つの赤外線センサの反射をアナログで読んでいます。
実際には6個実装していましたが6個目は役に立たなかったので使っていません。

発光側の赤外LEDは遠くを見るには光量が足りなかったので
一つのフォトトランジスタに対しツインで使っています。

最初は内側左右2つの差分で直線をトレースしています。
陀角がある程度以上になったら読むセンサをコーナー内側の2つに切り替え
コースの外を見ないようにしています。

内側二つのセンサはセンターのラインの反射率を見て多ければ陀角を増やしています。
コーナーで一番内側に来るセンサは陀角に対する比例の割合を多めにしています。

上記の方法で固定のセンサの中心以外4つを切り替えて使用し
アームがある場合に近い位置の反射率を読んで陀角に反映させています。

各トレース方法の切り替えポイントや比例、オフセットの割合等を上手く調節すると
アームがある状態に近いラインで走行する事が可能になってきます。

大会の時点では前輪車軸より200mm程先を読んでいたようです。
ソフトの条件を工夫すればハーフライン、クロスライン、スタートゲートやアップダウンも
このセンサのみで読むことが出来ます。
レーンチェンジのハーフライン通過中はクロスラインを確認しつつハーフラインとは反対側の
センサを一つだけ見てエッジでトレースし、ハーフラインを通過したら
中心のセンサを使いレーンチェンジする側に車体をオフセットしてライン追従をしています。

クランクはこのセンサでクリアするのはなかなか調整が大変でしたが
コースの内側でしか起きない反射率の条件を設定する事でコースの外側を見ている区間で
コース外側の色に影響されないようにしています。

アップダウンの検知は中心センサか内側左右センサの反射率の合計かどちらかで読むことが可能です。
登り始め及び下り終わりは反射角が変わり変化が大きくなるので陀角減らす補正を掛けています。
下り始めや登り終わりはその逆です。

センサーにつけている屋根は外乱を遮る役目も多少ありますが主にクランク等で
正面にクラッシュガード用のスポンジが設置されていると正面は反射角が深いので
影響が大きい為正面からの反射を防ぐ目的とセンサー破損防止用のバンパーとして
取り付けてあります。


その他特徴等。

駆動とサーボ3つのモーターはおなじみの130サイズモーターです。
効率は悪いですが軽量で安価で部品も豊富で要求に合った特性に調整しやすいので使用しました。

以前の記事でも書いた通りバッテリーは単三2次電池二本です。
やはりというかすぐに電池がなくなります。走行が厳しい電圧になると
LEDで電圧警告が出るようにしました。

3V以下の電源で色々な事をする為に制御用、センサ用、FETゲートドライブ用の3つの
昇圧回路を乗せています。コンビニで売っています。携帯用の簡易充電器ですね。
出口にコンデンサを追加すれば十分実用になる物でした。
電源電圧1V付近まで電圧を維持してくれるので
入手性、価格、性能共にとても優秀です。リセット等の問題は起きていません。

低電圧でコアードモーターだと制御性はとてもリニアではありません。
PWMが100%に近づくと急にパワーが出てくるような感じです。

車速や距離を測るロータリーエンコーダーは以前作ってみたものを使用しました。
JMCRで教材として販売されている部品とクラシックな光学式でないマウスのスリットの入った
円板を使用し作成しましたが分解能を増やす為ギヤで憎速し
1回転でスリットが150本通過する使用にしました。一応デューティー比は50%程だったので
300パルスカウントとしていますがミスカウントが結構あるような気がします。
分解能が高めなのでリングバッファ処理と組み合わせてある程度対処しています。

車体を構成する部材は1.5tのカーボンと直径2mmのカーボンロッドがほとんどです。
一部強度を重視する部分等には破損したモーターを分解したシャフトを使用しています。

メインシャーシとアッパーデッキはカーボンロッドで貫通し接着しています。
他の部品もほとんどこの組み方で形を形成しています。
アロンアルファの対衝撃瞬間接着剤はとても優秀なのでオススメです。
一度使うと他の瞬間接着剤が不要に思える程です。上手くスプレータイプの硬化剤と併用すれば
組み立て時間がかなり短縮できます。

シャーシ、サスアーム、前後の車軸を支持するパーツ、サーボ、センサーステー、センサー等は
全て2mmビスで分解できるようになっています。

サーボはギヤ比40ほどです。ギヤ比を多くすると追従性能は悪くなる傾向でした。
もう少し少なくてもいいかもしれません。
カウンターギヤは2段あります。初段はクラウンギヤを使用していますが上手く調節すれば
特に問題は無いようです。

ホイールにはポリカーボネイトのパイプを使用しています。
1mm位の厚みで平気だと思っているのですが2mm以下の厚みが無かったので
見た目の割には重たいです。上記のパイプを輪切りにしたものをリムとし
カーボンの円板を2枚、これもカーボンロッド3本でメインシャフトの周囲で貫通させ
平行を出してから接着し削って芯を出してパイプに圧入し接着しています。
駆動輪のホイールはカーボンのロッドをはみ出させて駆動ギヤに刺す事で
金属パーツ等で強度を確保せず駆動力を伝達しています。

タイロッドは1mmのポリカーボネイトの板を使う事で衝撃を吸収し各パーツの破損を防いでいます。


今回はコアレスモーターやロータリーエンコーダー等の比較的高価な部品を使用しなかったので
一番高価だった部品はカーボンの板です。

次の車はほぼ同じコンセプトで欠点を無くした車体と更に難しいトレースに挑戦する方向の
2つを主に検討しています。

ハイテクとハイメカ

http://otonanokagaku.net/magazine/vol33/
これは実に面白い!全部メカでどうにかしている。
ハイテクではなくハイメカだ。
言うまでも無く自分は後者の方が好きです。
更に言うとシンプルイズベストみたいな機械はあまり好きではありません。
実際にはそうでないのはわかりますが楽して得してるみたいな印象がどうしても拭えないので。
そこまで洗練するのに掛かった労力を考えればそんな言い方はナンセンスなんですけどね。
でもやはり複雑なメカで一長一短だった部分を一石二鳥にしてしまうような機構はいいですね。

冒頭の付録ですが。
欲しい!と思ったけどいくらか部品が買える値段なのでやめました。
どうしても欲しかったら自分で作ります。

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