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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。
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