Transcript ステッピングモータを用いた移動ロボットの制御

ステッピングモータを用いた
移動ロボットの制御
T22R007
山岡 由尚
背景
・道路標示をロボットを使い下書きなしで作図で
きれば時間短縮や人員削減などの効率化が
できる。
目的
・紙に文字の輪郭を作図させる移動ロボットを作成す
る。
・ステッピングモータにより、簡単な制御で正確な軌道
が描けるので、駆動源として用いる。
構成図
左ステッピング
モータ
左タイヤ
モータドライバ
右ステッピング
モータ
右タイヤ
RCサーボ
ペン
モータドライバ
バッテリ×３
H8
マイコン
電池
バッテリ
移動ロボット
•
•
•
•
•
•
•
•
移動ロボット本体
H8マイコン [3052F--25MHz]
モータドライバ×２（CSD２１２０－P）[オリエンタルモータ]
ステッピングモータ×２（ 4SQ-050BA34S）[DYNASYN]
電池 [006P] （９V)
リチウムポリマーバッテリー（7.4V 1300mAh) ×３
リチウムポリマーバッテリー（7.4V 220mAh)
ＲＣサーボ(Micro 2BBMG)[GWS]
ステッピングモータ
• パルス信号により動く
• ２００パルスでモータが１回転
• ギア比１：３なので６００パルスで車輪１回転
・位置精度０．３ｍｍ/pulse
パルスと加減速の関係
ステッピングモータはパルスを送る間隔を徐々に変化させる事
により、加減速を行える。
Ｔ：車輪トルク ｒ：タイヤ半径
T  r  m a
ｍ：車体質量
ａ：加速度
fm
f0)
a
x
t ：加速時間  ：角速度

2(
6
0
0
r 2  m  
t 
T
パルス速度
加速期間
定速期間
減速期間
最大応答周波数： f max
自起動周波数： f 0
0
t
t
時間
パルスと移動距離
r:タイヤの半径
ｘ：移動距離
ｐ：パルス数
ギア比：１：３
モータ１回転：２００パルス
ｒ
Ｘ
Ｘ
タイヤの図
パルスと旋回量
x
θ
a
ｒ：タイヤの半径
a:車軸間の距離の半径
x:移動距離
ｐ：パルス数
θ：旋回角度
ﾀｲﾔ
旋回図
θ[rad]をθ[deg]に変換
角度の変換式
円弧を描く場合
a:内輪までの距離
b:車軸間の距離の半径
c:外輪までの距離
d:円の半径
:内側車輪の比
:外輪の比
d
a
b
c
ﾀｲﾔ
Ｈ８マイコン
・ステッピングモータのパルス列は加速度を元
に作製した加速テーブルとマイコン内のタイマ
ーを使い出力する。
・ＲＣサーボはＰＷＭモードを使用。
結論
・使用電圧を上げ、モータの回転速度を上げた。
・ＲＣサーボでペンを上下させ、作図動作を
行えるようにした。
・加速テーブルの式を求めた。
・作図のための式（直線・旋回・円弧）を求めた。
・上記の式を元にプログラムを作成し、
作図を行った。
展望
今回は小型の装置を使ったがもし大型の装置
を使うとするなら以下の2点を考える
・大型の機械では作図にはローラーはけ
のようなものを使う。
・機械を人が運べて、地面の凹凸があまり気に
ならない程度の質量にする。