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3軸 姿勢制御モジュール SHISEIGYO-3 への挑戦そして挫折 ーリアクションホイールへの道16ー

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以前 1軸の姿勢制御モジュール SHISEIGYO-1 を製作いたしました。
制作レシピは以下で販売しております。

SHISEIGYO-1 の制作レシピ

 

SHISEIGYO-1に使ったブラシレスモータとそのパワーは落ちるがサイズが小さいモータを単体で購入してみました。

 

単体のモータにはギアがついていたので以下の器具を購入して取り外して使用しました。

 

また、フライホイールも単体で購入いたしました。

 

部品の単体購入の詳細や代替部品情報、皆様のつくれぽ など以下にまとめておりますのでよろしければご覧になってみてください。

SHISEIGYO-1 作例と代替部品の紹介

 

モータとフライホイールが複数手に入りせっかくということで
3軸の姿勢制御モジュール SHISEIGYO-3の製作に挑戦いたしましたので報告致します。

 

 

SHISEIGYO-3の筐体

まずは筐体を3Dプリンタで作ってみました。
ブラシレスモータはショートバージョンを3つ使用しています。
筐体の1辺 12cmです。

上の動画ではとりあえずSHISEIGYO-1のようにATOM Matrixでモータ1つのみ制御して辺倒立させています。

 

SHISEIGYO-3の制御マイコン検討

モータ3つを制御ということでATOM Matrixではピンが足りません。

I/O拡張ユニットも検討しましたが、2個以上のブラシレスモータ制御にはピンが足りない結果となりました。

 

そこで、SHISEIGYO-3 は制御にM5Stack Core2を採用いたしました。

 
 
 
 
 
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M5stack CORE2神輿

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SHISEIGYO-3の制御方針

M5Stack Core2のIMUの軸は以下のような配置でございました。

SHISEIGYO-3の制御方針は以下の通りです。

まずSHISEIGYO-1のように1つのモータでY軸の傾きを制御します。
そして残り2つのモータでX軸方向の傾きを制御して倒立を目指そうと思います。

上のように辺の長さaの密度均一な立方体で考えますと、
Y軸45°で辺倒立し、X軸 35.26°で点倒立することになります。

SHISEIGYO-3 製作

M5Stack Core2とモータの配線には M5Stack用BUSモジュール を用いました。
非常に便利でございました。

 

M5Stack Core2のディスプレイにはX軸、Y軸の角度を表示します。
マルチコアでディスプレイ表示とモータ制御を同時に実現します。

 

電源には以下の24V 5AのACアダプタを使用しました。

 

マイコンには24VをDCDCで5Vにして電源供給しています。

 

SHISEIGYO-3 倒立実験

まずはY軸の角度をモータ1つで制御します。

支えを設けることで、モータ1つでY軸の点倒立姿勢を保つことを確認できました。

 

次に残りのモータで同じように支えを使用して、X軸の点倒立姿勢の保持を確認しました。


 

2個のモータは同じPWM信号を入力して、回転方向のみ反転させています。

 

以上をマージして全モータ制御で点倒立を目指しましたが。。。

点倒立は実現されることはありませんでした。

過ち

立体物の姿勢を定めるのに2軸の制御じゃダメですよね。。

SHISEIGYO-3は回転するように倒れてしまいました。
やはりモータ3つを独立で制御する必要がありました。。。

 

参考

おわりに

ちょっと一旦出直してブラシレスモータ3つの独立制御がM5Stack Core2でピン足りるかなど
再度検討進めます。

その前にまた寄り道するかもしれません。。。

追記

R/C アプライザー (20/11/22)

そもそも以下のバイクのおもちゃを観て2軸で点倒立行けると思たのですが。。
移動できる機構ととどまって倒立機構では話が違うんですね。

 

 

☟分解動画

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