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3軸 姿勢制御モジュール SHISEIGYO-3 物理ブレーキ検討 ーリアクションホイールへの道20ー

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前回はM5Stack Core2 ひとつでモータ3つを制御して長時間ではないですが点倒立動作を実現しました。

3軸 姿勢制御モジュール SHISEIGYO-3 マイコン削減 ーリアクションホイールへの道19ー

いよいよ長時間の点倒立を目指そうと思ったのですが、誤ってM5Stack Core2 に過電圧を突っ込んでしまい破壊してしまいました。。

仕方ないのでここではATOM Matrix を用いてSHISEIGYO-3の起き上がり動作を検討することにしました。
 

 

物理ブレーキなしでの起き上がり検討

SHISEIGYO-1は物理ブレーキなしで起き上がり倒立を実現しました。
SHISEIGYO-3も同様に物理ブレーキなしでホイールの回転制御のみでの倒立を試してみたのですが、全く起き上がらずしばらくするとモータから煙が出て壊れてしまいました。。。 😥 

 

SHISEIGYO-3はモータ3つを筐体に収めるためにSHISEIGYO-1で使っていたモータ(ID-549XW)より小さいモータ(ID-529XW)を使用しており、更にホイールも大きくなっているため負荷が大きかったのだと思います。

 

モジュールの総重量もSHISEIGYO-3は1kg以上なので物理ブレーキなしでの起き上がりは難しそうです。

 

試しにモータを1個にして軽くして、更にモータもサイズとパワーの大きいID-549XWにして、モータ電源24Vで最速で回転させてから反転させてもビクともしませんでした。。

 

SHISEIGYO-3の場合は物理ブレーキなしでの起き上がりは不可能であることがわかりました。

 

物理ブレーキ検討

起き上がりには物理ブレーキを使用するしかないことがわかりましたので
検討せざるを得ません。

物理ブレーキはSHISEIGYO-1の時に検討して失敗しているのでリベンジとなります。

1軸 姿勢制御モジュール 物理ブレーキの検証 ーリアクションホイールへの道12ー

 

aliexpressに姿勢制御モジュールが比較的安く売っており、その動画でブレーキ付きのモジュールがあるのを発見しました。

以下の動画の冒頭の機種がブレーキ付きの辺倒立モジュールです。

ホイールの側面を覆うようにブレーキが配置されアームを動かしてブレーキングしているようです。

これを参考に物理ブレーキを試作してみました。

 

まずTPUフィラメントでブレーキとなるリングを出力しました。

 
 
 
 
 
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出力したブレーキを適当な長さに切って固定し、アームにはマイクロサーボを使用しました。

動作

とりあえず調整なしでモータを起動させてみました。

なんと筐体がひっくり返るほどのトルクを得ることができました!!

筐体に固定したモータは1個のみでモータも大きいID-549XWを使用しています。

 

起き上がり動作

ブレーキのタイミングやホイールの回転数を調整して、起き上がり動作を実現させました。

ちなみにこちら 一方方向でしか起き上がれません。
サーボのトルクをあげればホイールの回転に負けずにブレーキング出来るかもしれませんが マイクロサーボは小さくて実装しやすいですし経済的なので
ひとまずOKとします。

 

おわりに

SHISEIGYO-3の筐体で物理ブレーキによる起き上がり辺倒立動作が確認できました。

起き上がり点倒立も夢ではないことがわかり大変うれしいです。
しかしまたまた課題が産出されました。以下の通りです。

  • 課題④-1
    ショートモータ(ID-529XW)でも起き上がり辺倒立が可能か?
     
  • 課題④-2
    モータを3つ筐体に実装しても起き上がれるか?

  • 課題④-3
    物理ブレーキ使用により電源電圧24Vを低減できるか?

 

前進するたびに課題がドンドン増えますが
また次の道で検討点実験進めたいと思います!

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