Fantom3rdの走行パラメータ

今年の走行速度を公開．第4,5走時のものである。
これを公開すると次の大会はこれを超えるつもりで調整しないといけないのでしんどい。。。

Name	Sapphire	Fantom	Fantom2nd	Fantom3rd
Year	2015	2016	2018	2021
Acceleration [m/s2] (Straight)	13.5	16	17	25
Acceleration [m/s2] (Diagonal)	12	12	12	20
Max. speed [m/s] (Straight)	4	4	5	5
Max. speed [m/s] (Diagonal)	3.2	4	4	4.5
45deg turn [m/s]	0.99	1.18	1.36	1.56
90deg turn [m/s]	1.02	1.30	1.55	1.75
90deg turn [m/s] (diag. to diag.)	0.78	1.01	1.30	1.55
135deg turn [m/s]	0.8	1.04	1.32	1.56
180deg turn [m/s]	0.81	1.06	1.33	1.57
mass[g]	11.5	12.0	11.8	14.8
size[mm x mm]	58x38	52x38	52x38	55x38
suction force[g]	-	10	30	70
motor for wheel	Mk-06-4.5	Mk-06-4.5	CheersonCX10	Mk-06-4.5
motor for suction fan	-	M412PA	M412PA	CL-0614-10250-7
Lipo Battery	3.7V,70mAh	3.7V,70mAh	3.7V,80mAh	7.4V,50mAh
gear ratio	8:37	8:37	7:37	8:37

　あとは、全日本大会の表彰式も公開していただき、なんと田代賞をいただいてしまった。この年の記録に残すに足るロボットor人に選んでいただき光栄です。ちなみに田代賞をいただいたのは2回目になります。多分2回いただいのは私が初めてかと思います。また田代杯が開けるようになって、田代さんにも楽しんでもらわないと。
(地味に田代杯も4連覇中なので、5連覇に向けても調整しないと)

ということで先日優勝楯、表彰状、副賞and田代賞の賞状いただきました。

大会終わっても皆さん分梱包配送していただくので普段より大変かと思いますが、ありがとうございます。

Zirconiaファイル更新

Zirconiaのファイル群を更新。bitbucketからサンプルコード落とせるようにしてもらったのでその方法の紹介とか、電池の選択肢が増えたので追記とか。

見てみたい方は、【こちら】からどうぞ。
リンク欄の、「OpensourceHalfmouse"Zirconia"Documents」からも参照できます。

原価で部品の頒布をはじめて2か月ほどたつが、これまでに15台が頒布された。
この中で1台でも大会に出ると嬉しいのだが。

ZIrconiaデータ公開

やっとこさオープンソースのハーフマウス「Zirconia」の設計、製作、ソフトの情報を公開。
見てみたい方は、【こちら】からどうぞ。
リンク欄の、「OpensourceHalfmouse"Zirconia"Documents」からも参照できます。

また、３Dプリンタで作製する機構部品については、すぐに発注できるようにDMMクリエイターズマーケットで出品しました。
【こちら】から確認できます。
リンク欄の、「Zirconia_DMM_3Dparts」からも参照できます。

「OpensourceHalfmouse"Zirconia"Documents」の内容は、次のようなものになっています。今後も追加するかも？
・PCB発注データ
　　-ガーバデータはもちろん、FusionPCBとPCBGOGOに
　　 実装済み基板を注文するときのドキュメント一式(BOMやら部品位置、向き)
　　 をそろえています。
・サンプルソフト
　　-今後githubに移行するかも。まだ微妙にバグあり。
　　-デバドラ(モータを回す、センサ読む)だけで、迷路を解く部分はない。
・回路CADデータ
　　-KiCADで作成したCADデータ。
・回路図
　　-ざっくり見るためのPDF版
・ソフトマニュアル
　　-環境構築、ビルド方法、ソフト書き込み方法、サンプルソフトの動作などをまとめたもの
・部品リスト
　　-自分で部品をそろえる場合、あるいは著者が提供したものにぬけがないか確認するためのもの
　　-2ページに分かれていて、1個は基板の表面実装部品のリスト(実装済み基板を入手した場合は不要)と、もう1個はそれ以外の部品リスト
・製作マニュアル
　　-部品リスト内の部品の組み立て方を記載


間違いやわからないところは、どんどんコメントかSNSで連絡してもらえればと思います。そのうち対応しますので。

Fantom2ndの走行パラメータ

今年の走行速度を公開．第5走時のparameterである。
今年はついに直線 5m/s を出すことができた。フラフラだったけど。

Name	Sapphire	Fantom	Fantom2nd
Year	2015	2016	2018
Acceleration [m/s2] (Straight)	13.5	16	17
Acceleration [m/s2] (Diagonal)	12	12	12
Max. speed [m/s] (Straight)	4	4	5
Max. speed [m/s] (Diagonal)	3.2	4	4
45deg turn [m/s]	0.99	1.18	1.36
90deg turn [m/s]	1.02	1.30	1.55
90deg turn [m/s] (diag. to diag.)	0.78	1.01	1.30
135deg turn [m/s]	0.8	1.04	1.32
180deg turn [m/s]	0.81	1.06	1.33

Sapphireからの変遷を見ていくと、吸引走行でどういうところが苦しいか勘所がつかめるかもしれない。例えば45度ターンあたりは角加速がつらいので、なかなか伸び悩んでたり。
斜めの走行性能が大して伸びてないのは…調整サボり。
というか侵入速度(ターン速度)が速くなる分、同じ性能に保つのも大変なんですよ
　＆
あんまり無理な速度で調整すると基板厚0.4mmの吸引マウスなんてすぐ壊れますよ、と。

マイクロマウスキット「Zirconia」

珍しく長文になってしまった。

以下の4つの理由から、今年は全日本決勝用ではないが、マウスを制作した。

1と2は制作に至るきっかけ、、3はそのロボットを完成させるモチベーションで、4はコンセプトである。

１．どうも最近の技術と電子部品を試せていない

（今でも性能面で更新はmustではないが、廃盤やコストダウンの対応を図りたい）

部品単体の試験では、例えばジャイロのドラフトや振動耐性、応答はどうか？という問題がはっきりせず、マウスに載せないとわからないので、作ってみることにした。

２．現在のマウスは四輪プラス吸引で、いろいろごまかしながら走ってしまうため、

調整、変更の良し悪しを判断しづらく、素直な応答の二輪マウスが欲しい。
前にいじったPicoだとスケールとかモーターが違いすぎて何の差が出てるのかはっきりわかりづらい。

３．　2に関係して、ハードばっか複雑になって入門層がますます調整とソフトを軽視しているので、誰でも作れるマウスで成敗するのが老害の義務に感じる(入門層すべてが悪いと思ってないが、こんなマウスでも十分走ります、が提示できていないように思う)

４．　2、3から、二輪という一番シンプルなハードで、かつ過剰な軽量化、低重心化、高価な部品を必要としないことで、ロボトレースに自分でプリント基板を起こして作ったロボットで出場したことがある、またはサークルに所属しハーフサイズ経験者が近くにいるなら作れるレベルのロボットであることをコンセプトとした。

1と4は、ややもすれば対立するわけですが、そもそもキットがあってもハーフマウスはド素人がやるものじゃないので導入障壁（費用と時間と活動スペース）に無理がなければよろしいかと。

どうせもうすぐ某社から完全入門者用（？）のキットも出ることだし。

そんなわけで作ってしまったのが下の写真のマウス。下記の動画の通り、一応迷路を走行できる。

写真

動画

動画だけ見ると走っているようにも見えるが、新しい部品を試したせいで色々痛い目にあっている。

もしかしたら金沢大会の完走は厳しいかも。

次回はいろいろ痛い目にあったアレやコレについて書く…時間を確保せねば

Pico2：進行方向の速度制御による，角速度系への干渉について

作ったはいいものの，いまいち実験，検証内容と手段がなかなか決まらないPicoシリーズの2回目．

今回は，前から何となく気にしている，進行方向の速度制御による，角速度系への干渉について．

　私の場合，速度制御系はこちらなどで紹介されているとおり，進行方向と角度方向に入力を分け，進行方向は2つのモーターへ同符号の入力，角度方向は逆符号の入力で制御している．

　これまでなんとなく思っているのが，(当たり前かもしれないが)2つの入力はそこまで独立しておらず，進行方向の制御は角度方向に干渉しているのではないか？ということ．

　例によってPicoで試走調査．今回はフィードバック入力で進行方向の速度を制御している状態を想定し，左右輪の速度差は一定だが(角速度は一定になるはずだが)，左右輪の速度の平均値である進行方向の速度を振動させた入力となるようオープンループで走行させログを見てみる．

　前回と同じく，直線→右180度ターン→直線のコマンドを実行させる．ターン中の進行方向の速度は，今回は　0.5 + 0.05×sin(wt) [m/s]と，目標値に対して±10%の振れがある場合を想定する．

　結果が以下のログ．上が，速度が振動している場合，下は比較のための速度が振動していない場合のログである．左上と右下がそれぞれ左右輪の目標速度，それに比例するステップパルス周波数であり，右上と左下がそれぞれジャイロの角速度と角度を，目標値と共に記したものである．

・進行方向速度：0.5 + 0.05×sin(wt) [m/s]　(振動的)のログ

・進行方向速度：0.5 [m/s]　(一定)のログ

ものの見事に進行方向の速度の振動が，回転系に伝わっていることがわかる．

程度にもよるんでしょうが，進行方向の速度制御は角速度制御の外乱になると．

あと何個か思いつく限り実験をし，それぞれの影響を定量的に評価できたら，そろそろ自分のハーフマウスの制御も見直しをかけなければ．

Pico

　珍しく長文になってしまった．

　昨年の全日本大会でいただいたPicoを組み立てた．
実は「クラシックマウス」も「ステッパマウス」も作製は初めてである．
はんだ付けや組み立てはマニュアルが詳しいので，特に迷うことなく組み立て完了．

　今回作製した目的として，「スラローム旋回時に車輪が目的速度を完璧に再現できたうえで，マシンの軌道と慣性センサの出力はどのようになるか？」を調べてみたいと考えている．
　というのも，昨年のマウスはグリップ(吸引力)，モーター出力をこれでもか，と上げたので，いよいよ制御が律速要因になっているように思い，マシンの挙動やセンサの出力を一度マトモなマシンでちゃんと見極めてみたいという思いがあった次第．

　今のマウスは「4輪」やら「吸引」やら「非線形出力の磁気式エンコーダ」やら「安物DCモーター」という，理屈がわからないものばかりあるため，信用ならないセンサ出力でそれっぽい動きをするしかないのである．

　上記の目的のため，私のPicoはマイコンボードを自作のものに変更しており，仕様として，ジャイロMPU6500を搭載しマイコンも自分のソフトが移植しやすいようRX→STMに変更している．
(ルネサスのマイコンはH8,SH,RX全ていじったことがないのです…)

　そんなこんなで試走までできるようになった．直線→右180度ターン→直線のコマンドの動画とログが以下．ちなみに全センサの出力はフィードバックしておらず，オープンループで制御している．

動画

ログ

　ログについて，左上と右下がそれぞれ左右輪の目標速度，それに比例するステップパルス周波数であり，右上と左下がそれぞれジャイロの角速度と角度を，目標値と共に記したものである．

　角速度の波形より，角「加速度」がプラスから０，マイナスから０になるときは，オーバーシュートが見られる．車輪の速度は全くそうなっていないのに，である．
　自分のマウスだと制御がかかっているため，オーバーシュートが起こっても原因がわからなかったが，制御と関係なく起こることがわかったわけで．

何となくこういう発見をしていきたく，引き続きこのPicoで遊ぶことにする．

Fantomの走行パラメータ

今年も優勝したので走行速度を公開．第5走で4m/s斜めを決めた時のparameterである．

一度指摘されたが，ついに全ターン速度1m/s越え．

Name	Sapphire	Fantom
Year	2015	2016
Acceleration [m/s2] (Straight)	13.5	16
Acceleration [m/s2] (Diagonal)	12	12
Max. speed [m/s] (Straight)	4	4
Max. speed [m/s] (Diagonal)	3.2	4
45deg turn [m/s]	0.99	1.18
90deg turn [m/s]	1.02	1.30
90deg turn [m/s] (diag. to diag.)	0.78	1.01
135deg turn [m/s]	0.8	1.04
180deg turn [m/s]	0.81	1.06

どっかの2輪マウスに45度ターンで負けそう…

角加速度がトルク不足で出ないのでこれ以上は45ターンを早くしても軌道が膨らむだけである．

今年は吸引のおかげで勝ったとか言われないためにちゃんと4m/s斜めをキメて荒々しい吸引マウスでも制御もちゃんとやってますよアピールをしたつもりでしたが，やはり吸引のおかげで勝ったと思わざるを得ないなあ…

Sapphireの走行パラメータ

優勝すると走行パラメータを公開するのが毎年の恒例ですので，公開．
手の内をさらすことになってしまいますが，来年は吸引をしてターン速度を上げるから大丈夫かも．
ちなみに私はターン速度と半径を両方パラメータとして与えています．その方がデバッグが簡単ですし，スリップは横Gだけで説明できないので安易に横G等で統一しても仕方ないと考えています．

直線最高速は大台の4m/sに到達しました．他の方もこの速度で走っているので大きい声では言えませんが．

せっかくなので最短走行4走全て公開します．ちなみに走行距離に応じて(ほこりがたまるにつれて)ターン速度を落とすようにしており，今回のコースでは斜め侵入のあたりから減速を始め，ゴールに着くころに2%程これより遅くなっているハズです．

Run Parameters of my mouse 'Sapphire'

	2nd Run	3rd	4th	5th
Acceleration [m/s2] (Straight)	10	13	13	13.5
Acceleration [m/s2] (Diagonal)	6	10	10	12
Max. speed [m/s] (Straight)	3.0	4.0	4.0	4.0
Max. speed [m/s] (Diagonal)	2.0	3.2	3.2	3.2
45deg turn [m/s]	0.8	0.9	0.95	0.99
90deg turn [m/s]	0.82	0.92	0.98	1.02
90deg turn [m/s] (diag. to diag.)	0.67	0.72	0.75	0.78
135deg turn [m/s]	0.68	0.73	0.77	0.8
180deg turn [m/s]	0.7	0.77	0.81	0.81

２走目は予選突破のように記録を確実に残したい時やデバッグ時に使うパラメータ．斜め加速度の抑え方あたりからそのあたり感じていただければと．全日本決勝では最短経路で走ればシンガポール学生勢を飛び越え６位くらいになれるハズ．

３走目はターンは余力を残しつつ直線速度を限界まで上げたパラメータ．今回の迷路は直線が多いので２走目のタイムから大きく縮め首位に躍り出ることができた．

４走目は全日本のターゲットパラメータ．だいたいこの辺りが制御の限界．Kさんが公開しているパラメータと戦うためのもの．しかし今年は競技レベルが上がっているので中部地区大会では2走目で使う破目になってしまった．

5走目はSapphire撃墜パラメータの存在を知って関西地区大会後に急遽作製したバーサーカーモード．コレで幾多の強敵を破り中部地区優勝，全日本予選首位通過を成し遂げた．

直線の加速度は当初14 m/s2だったが予選で一区画前で曲がりだし大クラッシュを起こしたので少し下げた．また，ターン径を無茶して増やして速度を増やしているが，180度ターンは増やすターン径も無いので4走目と同じ．

作るだけ作って調整したことはないですが，ぶつからずに走ってるので不思議．