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3Dプリンタでメカナムホイールを堪能

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凄いものを見つけてしましました。

なんと憧れのメカナムホイールの3Dプリンタ用データを公開されている方がいたのです!

 

動画もありすごくいい感じに動いてる!これはプリントするしかない!
だって私はずっとメカナムホイールに思いを寄せていたのだから。

 

メカナムホイール 3Dプリンタ出力

3Dプリンタは購入依頼フル稼働で活用させていただいております。

 

早速メカナムホイールを出力してみました!

左右のホイールを2個づつと小さいタイヤを56個出力します。

タイヤをM3×25mmのネジでクルクル回る程度に締め付けて固定しました。

本当にできてしまった。。。

車体構成

出力したメカナムホイールの性能を確かめるべく車を製作します。
ESP32を使用してBlueToothでスマホでラジコン感覚で動かします。

 

部品

 

 

モータドライバDRV8835

モータドライバDRV8835にESP32からPWM信号を入力してモータを制御します。モータドライバのMODEピンはGNDに接続しています。


 http://akizukidenshi.com/download/ds/akizuki/AE-DRV8835-Ss.pdf

ESP32 PWM出力

モータドライバDRV8835にESP32からPWM信号を入力してモータを制御します。
ESP32のPWM出力は通常のArduinoマイコンのアナログ出力と異なりledcWrite()という関数で実施します。

ledcWrite()でPWM出力できるピンは限りがありますので、詳細は参考ブログを参照ください。

GPIO14ピンはデフォルトでHi出力なので10kohmでプルダウンしています。

参考

 

 

Blynk設定

ここではスマホアプリのblynkでBLE32とBluetooth通信で車体を動かします。

新規プロジェクトを作成します。ハードウェアはESP32 Dev Boardを選択。Conection TypeにはBluetoothを指定します。
AUTH TOKENはArduinoコード生成時に使用します (アカウント登録したメールに送信されます)。
 

ウィジェットとしてBluetoothと2個のJoystickウェジットを配置します。

 

2個のJoystickウェジットはそれぞれバーチャルピンV0, V1を使用します。

ジョイスティックの設定はx軸とy軸の出力をMERGEしてヴァーチャルピンV0(V1)に出力させ、それぞれ値は-100~100としました。

AUTO RETURNはONにしてジョイスティックはタップ移動後離すと自動的に中央に戻します。
ROTATE ON TILTはOFFにてスマホの回転に依存せずのx, y軸を固定とします。

メカナムホイール動作

2つのジョイスティックの角度によってモータを制御します。

上のジョイスティック(V0)で直進、下のジョイスティック(V1)で回転させます。

参考

 


 

Arduinoコード

Bluetoothを介してBlynkのジョイスティックの動きをヴァーチャルピンV0, V1で受信して、角度を導出してモータを制御しています。

モータスピードはタミヤのダブルギヤボックスのギア比114.7:1で、PWMのデューティ50%(128)としました。

Blynk BLE接続

ESP32とスマホをBluetoothでつなぎます。

BlynkプロジェクトのBluetoothウェジットをクリックして設定します。

 

“Connect Bluetooth device”をクリックして “Blynk”が表示されたらOKをクリックして接続する。

 

 

動作

 
タイヤが滑るので熱収縮チューブをかぶせてみました。

だいぶ滑りは改善されました♪

モータノイズ対策

もう少しモータの回転スピードを上げたいのですが、これ以上高速化つまりモータへの供給電流を上げるとノイズでマイコンが誤動作してしまいます。

マイコンの電源5Vピンにデカップリングコンデンサ100uFを挿入したり、モータにノイズ除去用に10nFを挿入して対策はしたのですが空中配線ではこれ以上の改善は難しかったです。

 

 
モータドライバのロジック系とモータ電源のGNDが分けれなかったり
ESP32ボードの電源入力ピンの接続が不明確だったりでノイズ対策が完全に実施できていないことが今後の課題です。

自分で基板作ってみようかなぁ。
まだプライベートでオリジナル基板作ったことないのでいい題材かもしれません。

メカナムへの情念

憧れのメカナムホイールを3Dプリンタでタダ同然で手にすることができました。
非常にありがたくそして感動的なことです。

私がいかにメカナムホイールに憧れを抱いていたかをご紹介させていただきお別れしたいと思います。

追記

タイヤの固定 (20/8/19)

メカナムホイールのタミヤのギアボックスへの固定のために以下のようなシャフトを通して固定するリングを3Dプリントしました。

以下でリングの3Dモデル(STLファイル)がダウンロードできます。
 リングモデル

 

リングを以下のようにメカナムホイールに接着してギアボックスのシャフトに通して固定します。

 

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「3Dプリンタでメカナムホイールを堪能」への5件のフィードバック

  1. いつも為になる記事を提供頂きありがとうございます。楽しく拝見させて頂いています。
    記事を参考に作ってみました。
    メカナムホイールは密林で¥3,000ほどで購入しました。
    https://youtu.be/FhFwyGjDiLs
    とても楽しい動きをしますね。でも操縦が難しいです。
    ここから自分なりに改良してみます。製作過程や改良は後々自分のサイトにアップさせて頂きます。よろしくお願いします。

    1. コメントありがとうございます!

      すごいスムーズな動きですね。
      私も十字方向やナナメ方向の動作はやってみたのですが、その中間の動きなどはどうすればいいのかなど気になっていることはあります。

      進捗楽しみにしております!

      1. 速度制御を含めて操作系のアイデアはあるのですが、実現にはまだまだ修行が必要な様です。
        電源ノイズ苦労されているみたいですが、私はLipoをDC/DCで5Vに昇圧してESP32に突っ込んでいます。モータードライバには直接Lipoを接続しています。空中配線ですが、パスコンなど何もなしで問題なく動いています。

  2. いつもわかりやすくて楽しい記事をありがとうございます。
    私も家にある3Dプリンターで印刷してみたのですが、そのままだとタミヤのギアボックスにはめることができませんでした。
    どのようにギアボックスにはめているのですか?

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