SimpleFOC で3軸姿勢制御モジュール

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前回までにSimpleFOCによるブラシレスモータの制御での1軸姿勢制御モジュールの製作・動作確認を実施しております。

SimpleFOC でリアクションホイール姿勢制御モジュール2

 

ここではコレを発展させてホイール3軸での点倒立姿勢制御モジュールの製作を実施します。

 

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コントローラ

3軸姿勢制御モジュールのコントローラには以前作ったSHISEIGYO-3用の基板を使用します。

OLEDディスプレイとIMUセンサMPU6050とESP32を搭載しています。

ESP32はこれまでESP32D開発ボードを使用していましたが、絶版になったようでESP32E開発ボードに切り換えました。
ピンコンパチで特に問題はありませんでした。

モータユニット化

ブラシレスモータとエンコーダとドライバをユニット化して姿勢制御モジュールに組み込みやすくします。

 

モータはカメラジンバル用小型ブラシレスモータ

 

エンコーダには磁気エンコーダAS5601モジュールを採用しました。
A/B相出力で回転を検知します。

配線削減のために3.3V動作モードを採用しました。

モータとエンコーダは真鍮スペーサを介して接続

 

ドライバはDRV8311Hモジュールを使用

 

コントローラと製作したモータユニットで1軸辺倒立動作を確認しました。

3軸姿勢制御モジュール製作

コントローラとモータモジュールが用意できたので3軸姿勢制御モジュールの完成を目指します。

筐体設計

Fusion360で筐体を設計

 

3Dプリント出力 　サイズは10cm立方

辺倒立動作確認

ホイールも3Dプリントしてコントローラとモータユニットを搭載して新筐体で辺倒立動作を確認。

モータ追加

モータユニットを追加して3軸姿勢制御モジュールを目指します。

 

筐体に残り２個のモータユニット搭載

結線

コントローラと３つのモータユニットを接続して回転動作を確認しました。

点倒立

SimpleFOCでブラシレスモータを回転させて点倒立を目指します。

 

モータスピード取得部にコード記述ミス発見。修正で動作改善しました。

無事にジンバル用ブラシレスモータで点倒立動作が実現できました！

改良

ここから改良を加えてより安定した点倒立動作を目指します。

筐体強化

筐体内部のモータ固定部の強度が弱かったので支えを追加して3Dプリントしなおしました。

バッテリ駆動

2セルLiPoバッテリ駆動にしました。

　

点倒立

改良後動作確認

バッテリ動作でも問題なく点倒立できました。

完成

上側の筐体も3Dプリントし、

 

フライホイールもプリントしなおして重りをM6ネジからM3ネジに変更してホイールトルクの均一化をはかりました。

おわりに

ここではSimpleFOCによるブラシレスモータの制御による3軸姿勢制御モジュールを製作しました。

SimpleFOCの利用によって今後さまざまなブラシレスモータで点倒立が楽しめそうです。

 

3軸姿勢制御モジュールいっぱい揃ってきた。

 

3重点倒立も目指したいので更なる安定化を図りたいと思います。

☟以前実施した2重点倒立

 
       

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