伝助日記

伝助日記

2004年9月の日記

2004年9月30日(木)

回路図清書

2004年9月28日(火)

2004年9月27日(月)

部品代修正 \34,300

2004年9月26日(日)

伝助の部品代\31,300

2004年9月25日(土)

プルプル震え対策

2004年9月24日(金)

モーションエディター

2004年9月23日(木)

本日は計画だおれ

2004年9月22日(水)

明日の予定

2004年9月20日(月)

キズ防止プロテクター

2004年9月19日(日)

新基板の動作チェック

2004年9月18日(土)

基板取り付けホルダー

電源ボード

2004年9月15日(水)

サーボテスター

2004年9月14日(火)

2004年9月12日(日)

サーボコントローラー基板

2004年9月11日(土)

バッテリー

2004年9月9日(木)

モーション

2004年9月8日(水)

起き上がり

2004年9月7日(火)

サーボの配置

2004年9月6日(月)

歩行と雑誌のぼり

2004年9月5日(日)

伝助製作日記開始

2004年9月30日(木) 回路図清書

伝助用に作った2種類の基板を回路図を書いてみました。
MASTERとCONTROLLER(Slave)です。　以前からお話ししている通り、回路図と言うほどのものではありません。　発信回路や、リセット回路、SW読み込みポートのプルアップ、LEDバッファなど外付け回路がほとんど要らないのが、このCPUの特徴です。

伝助7号のシリアルコントロール信号の流れはこんな感じです。
「PC」は、モーションの作成やリモートコマンドを発行、MASTERにつながっているEEPROMへのモーションデーターの読み書きを行っています。
「MATSER」は、モーションデーターの再生と、PCから受信したID６３以外のシリアルデーターのスルーを行っています。 CONTROLLERは、PCからでもMASTERからでもリアルタイムでコントロールできます。　また、PCからモーションデーターのリクエストがあった場合、Software TX（C8051F330PはTXポートが1つしかないため、ソフトで実現）ポートへデーターを送ります。　将来はセンサーなどつながる予定です。
「CONTROLLER」は、1つで8個のサーボをコントロールします。　基本的に「新しいポジション」と「そこまで変化する時間」の２つのパラメーターをMASTERから受け取ります。　内部演算は１６Bit（このCPUは8bitなもので、わざわざ書かせていただきました。）で、サーボのPWMの周期でDDA補間してます。　台形加速はまだしていません。　ちなみに、全てアセンブラで書いています。　モーターOFFコマンドとか、OFFSETコマンドとかもあります。
　

2004年9月28日(火) I robot

夜、Irobotを見に行きました。　娯楽映画として面白かったです。　でも、イノセンスの方が見終わった後の余韻があったかな。　Irobotは、実写＋ＣＧですが、アニメの方がもっと面白かったかも。
登場するロボットの歩行に重力の影響を感じなかった。

2004年9月27日(月) 部品代修正 \34,300

昨日計算した部品代ですが、大事な部品（ボールベアリング）が抜けていました。それで、修正です

総額 = \34,300
(内訳)
サーボ S3003 1,800 x 12 = 21,600
CPU C8051F330P 900 x 3 = 2,700
アルミ1.0t,ネジなど = 800
基板、コネクタ = 400
R,C,3端子,LEDなど = 300
木材 = 200
6V ACアダプター = 800
シリアルEEPROM 24C512 = 400
その他 = 500
バッテリー = 0 (不要品再利用)
ボールベアリング 1,000(4個セット）x3 = 3,000

2004年9月26日(日) 伝助の部品代\31,300

伝助を無駄なく効率良く作ったとしたらいくらになるか試算してみました。　実際には、部品を作り直したり、失敗したりの勉強代を使っています。　また、今後も色々と追加する予定があります。　あくまでも、今現在の部品代です。

総額 = \31,300
(内訳)
サーボ S3003 1,800 x 12 = 21,600
CPU C8051F330P 900 x 3 = 2,700
アルミ1.0t,ネジなど = 800
基板、コネクタ = 400
R,C,3端子,LEDなど = 300
木材 = 200
6V ACアダプター = 800
シリアルEEPROM 24C512 = 400
その他 = 500
バッテリー = 0 (不要品再利用)

2004年9月25日(土) プルプル震え対策

プルプル震え対策をやっています。　ホームポジションの時バランスが取れすぎていて、ちょっとしたきっかけで前後に振動を始めます。　Ｓ３００３以外のサーボではどうなんでしょうか。　歩行時この振動が起こると急にバランスが悪くなり、歩行がぎこちなくなり、最悪、転倒してしまいます。
今日やってみたことは、ホームポジション時、右足首の角度を数値で４加え、アンバランスにしました。　自分で勝手に振動していたのが、足首のバランスを換えたら、振動が収まりました。
自己振動中に右足首サーボのデーターを変更（動画）

2004年9月24日(金) モーションエディター

自作モーションエディターを使っています。　まだ完成系ではありませんが、その都度少しづつ仕様を変えています。　ＶＢ６で作っています。　とりあえず試してみるには、ＶＢ６はお手軽です。　ＲＳ２３２Ｃの通信は、バイナリーベースで、APIを呼んでいます。
サーボの上にカーソルを移動して、マウスホイールをグリグリやると、サーボが動きます。　早急に改良したいところは、Position DATAの表示が、0-255でセンターが128となっています。　これをセンターが０で＋－１２７表示にしたいと思っています。

2004年9月23日(木) 本日は計画だおれ

昨晩色々と計画していましたが、結局あまり作業は進みませんでした。
休日は、ロボット以外にも色々と用事があるもので、しかたがありません。
さて、本日の成果は、電源ボードの改造のみとなりました。　オリジナルの電源ボードは、７．２Ｖ／５Ｖ／３．３Ｖと三電源でしたが、７．２Ｖ／３．３Ｖの２電源にしました。　三端子の容量の大きいのに換えました。　伝助のＣＰＵボードは３．３ＶでＯＫで、５Ｖは不要です。　５Ｖは、メインＣＰＵボードとＰＣをつなぐときのＲＳ２３２Ｃレベルコンバー用と、将来、傾きや位置情報などを表示するためのＬＣＤを直接接続するため予備電源でした。　ところが、ＲＳ２３２Ｃレベルコンバーターを３．３Ｖで動かしてみたら、問題なく動きました。　それで、とりあえず５Ｖ電源は不要になりました。　ＬＣＤ用の５Ｖは、必要であれば７．２Ｖから三端子で簡単に作ることが出来ます。

本日の成果２、バッテリー動作時間の測定。
連続歩行動作で、約１時間もちました。　同じバッテリーを６個持っているので、６時間続けて遊べることになります。　さすが、Ｓ３００３、省エネ設計です。　

2004年9月22日(水) 明日の予定

私の場合、ロボットの製作は休日がメインになります。　明日は何をやろうか考えています。

１：　歩行の安定化
２：　EEPROMの実装
３：　無線コントロールの実験
４：　平行リンクを使ったひざの追加
５：　電源回路の見直し
６：　回路図の清書
７：　ぷるぷる振動の対策
８：　モーションエディターの手直し
９：　距離センサーの実験
１０：　傾斜センサーの実験
１１：　Trevaの実装
１２：　音声認識の実験
１３：　ロボットボイスの実験、再生実験
１４：　電圧、電流インジケーターの実装

さて、何をしましょうか。
いま一番気になっているのは、７：のぷるぷる振動です。　サーボの駆動電圧上げて、確かにトルクは上がったようなのですが、ぷるぷる振動が発生し始めました。　メカ的にとめるか、電気的にとめるか、ソフトウェアで対策するか、いずれにしても今はアイデアがありません。　奥が深そうです。

面白そうなのは、４：の平行リンクを使ったひざの追加です。　アルミ加工は昼間しか出来ないし、ということは、休日しか出来ません。　これは多分失敗しそうな予感がしますが、一度試してみたいことです。　失敗したら元に戻せばいいので気が楽です。　

２，３，５，６，８はやることがはっきりしていて、ほとんど力技なので、面白くありません、が、いつかはやらなくてはいけません。　
９，１０，１１，１２，１３，１４は今やらなくても良いかな。　

2004年9月20日(月) キズ防止プロテクター

KenさんのARKロボの外装に刺激され、伝助にも外装っぽいのを付けてみました。　実は、転倒したとき、床に傷をつけないようにするためのプロテクターです。これで床にキズをつけて、妻に怒られずにすみます。
ということで、床で自立歩行を試みました。　歩行シーケンスは、ちょっと古いのなので、ぎこちないです。

自立の第一歩、動画

2004年9月20日(月) 回路図

ちゃんとした回路図を書こうと、書こうと思っているのですが、半田ごてを握るほうが先行してしまい、回路図の整備が出来ません。　私は現在３つのＣＰＵ（C8051F330P)を使っていますが、このＣＰＵはリセット回路、発信回路内臓で、極端な話、電源とグランドだけつなげば動きます。（デバッガーをつなぐのにあと２本必要ですが）　それで、鉛筆書きのこの回路図を使いまわししています。　いつの日か、回路図を清書しようと思います。

2004年9月19日(日) 新基板の動作チェック

新基板４枚（電源ボード、モーションＳＥＱボード、ＳＥＲＶＯコントローラーｘ２）の動作チェックをしました。　それと、それぞれをつなぐ、>ワイアリングを作りました。　このワイアリング製作が、地味な作業なのですが、かなり消耗しました。　つ・か・れ・た・

当然1発では動きません。　
2枚目ＳＥＲＶＯコントローラーがシリアル受信せず。　これは、ＣＰＵを交換したら直りました。　ＣＰＵが部分的に壊れるのは、あまり無いことなのですが、ちょっと不思議。　結果オーライということで、深く追求せず。　
ＩＤ８のサーボ動かず。　半田付けしていませんでした。
基板ＩＤ読み込み不可。　基板ＩＤ用に2bitのDIPSWをＣＰＵのポートで読んでいるのですが、1枚目の基板のＩＤがＤＩＰＳＷの設定と異なってしまいます。　ＣＰＵのレジスターの設定や、プログラムの見直し（といっても、ポートから読むだけですが）などいろいろやっても直りません。　2枚目の基板の方は、正常です。　そこで、ＣＰＵを交換してみました。　これでも直りません。　そこで、オシロで、ＤＩＰＳＷの端子をチェックしたら、ＳＷのポジション通りの信号が変化しません。　ＤＩＰＳＷを交換したら直りました。　貴重な時間を２時間も使ってしまいました。　半田付けする時、熱で不良になったようです。（一番安いのを買ったから、仕方ないですか）

今回の基板配置スペースは、６個所（胸ｘ２、背中ｘ２、肩ｘ２）あります。　胸、背中の基板のワイアリングは、基板と平行に出るので、胸、背中共にぺちゃんこです。左胸、左肩に空きスペースがあり、無線受信機や、センサーボードの取り付けが出来ます。（将来のお楽しみ）　

2004年9月18日(土) 基板取り付けホルダー

電源ボードや、新しいＣＰＵボードを取り付けるために、基板取り付けホルダーを作りなおしました。　アルミ加工は、全て手作業です。　曲げはアルミを万力ではさみ、金槌と木片を使って曲げます。
サーボコントロール・ボードも２つ目を作りました。　まだプログラムのダウンロードはしていません。　今回のボードは、ボードＩＤ設定用のＤＩＰＳＷをつけたので、とりあえず４枚（３２サーボ）まで増設可能です。　通信プロトコル的には、８枚（６４サーボ）まで制御可能ですが、まだそこまで使うことはありません。　将来、無線コントロールをするとき、一つの送信機（一つの周波数）で複数のロボット（同一周波数）を動かす時役に立つと思います。　

2004年9月18日(土) 電源ボード

電源ボードを作りました。　リチウムイオン・バッテリーを使うときは、ダイオードをシリーズに入れ、電圧を下げました。　７．２５Ｖになりました。　これで、S3003は壊れる心配はなくなりました。　モーション作成をする時は、秋月電子で買った６Ｖ２ＡのＡＣアダプターを使います。　この時は、ダイオードはスルーで、そのまま６Ｖがサーボの電圧となります。　電源ＳＷもつけました。
GND/3.3V/5V/7.2Vの電源が６系統取り出せます。　ＣＰＵボードやセンサーボードなどへ電源を供給します。

2004年9月15日(水) サーボテスター

サーボのセンター合わせや、性能をチェックするためのテスターです。　赤いツマミのロータリー・エンコーダーを回すと、ＰＷＭの幅が変わります。　１クリックで、0.01ms変わります。　
Ｓ３００３はこんな感じです。
－９０°　２．４５ｍｓ
　　０°　１．５３ｍｓ
＋９０°　０．５７ｍｓ

１８０°動かすことができます。

CPUはC8051F330Pを使っています。　基板裏側の配線は、こんな感じで、汚いです。

2004年9月14日(火) 歴代伝助

伝助１号を作り始めてからちょうど１年が経ちました。　はたして技術の進歩はあったのでしょうか。　

伝助１号 2003/09/13
伝助２号 2003/09/15
伝助３号 2003/09/28
伝助４号 2003/10/25
伝助５号 2003/12/14
伝助６号 2003/12/30
伝助７号 2004/07/17

こうやってみてみると、伝助６号から伝助７号までかなりブランクがありました。　これからも、のんびりとやれる範囲でやってゆきましょう。

#思い出しました、伝助６号から伝助７号まで何もしなかったわけでは無くて、サーボテスターの製作や、I2C接続EEPROM(AT24C1024)の接続実験や、Trevaの接続実験をやっていました。　とりあえず基礎実験は終了しました。　

2004年9月12日(日) サーボコントローラー基板

今使っているサーボコントロール基板は、伝助４号の時作った物の使い回しでした。　伝助７号は、永久保存版にしたいので、サーボコントローラー基板を作り直すことにしました。　以前の基板はサーボのコネクターが基板に垂直にささるタイプでしたが、このタイプだと、線が垂直に立ってしまいいわゆるランドセルが必要となってしまいます。　今回作ったのは、サーボコネクターが基板と水平に出るタイプです。　それと、部品も必要最小限の実装とし、より小型化を試みました。　２つ作ろうと思いましたが、浅間山の噴煙のビデオ撮影に出かけたりしていて、時間が無くなり、結局１つしか作れませんでした。

2004年9月11日(土) バッテリー

現在の体重が８３３ｇでその内バッテリーが８７ｇも占めています。　これはものすごくアンバランスです。　でも、これにはちょっとこだわりがあって使おうと思っていました。　たくさん余っているので「もったいない」とでもいうところです。
昔使っていた、パナソニックのビデオカメラのバッテリーです。　バッテリー単体だとそれほど重たい感じはしないのですが、３５ｇのサーボに比べるとやはり重いです。　スペックは、Li-ion 7.2V 1250mAh　です。　
これまで、バッテリーを搭載して伝助を動かしていましたが、電源は外部の５Ｖを使っていました。そろそろ自立動作をさせようと計画しているので、バッテリー動作の準備をしています。　このバッテリーの電圧は、サーボ１個をつないで実測したら８Ｖ近く出ていました。　直接Ｓ３００３につないで大丈夫か不安でしたが、試してみたら問題なく（壊れないで）動きました。　５Ｖ動作の時に比べ、トルクもアップしたような（あたりまえですね）ので、期待がもてます。　Ｓ３００３の最大定格は６Ｖだと思うのですが、あと、多分Ｓ３００３で使っているロームのＩＣの最大定格が７．５Ｖだったような気がするのですが、８Ｖ加えて大丈夫なのだろうか？ちょっと不安です。　ダイオード一本くらいシリーズに入れておいた方が安全かな。
この前、５Ｖ動作の時、サーボ１２個のアイドリング時の電流を測ったら、４００ｍＡでした。　さすがＳ３００３、省エネだ、と感心していたのですが、このバッテリーで、計算上は２時間以上動作することになります。　これも、早いうちに実測しなければ。
とりあえず、>電源ユニットの図面も書いてみました。

2004年9月11日(土) 身体検査

伝助７号、現在の身長と体重です。
身長　２７ｃｍ
体重　８３３ｇ

バッテリーが８７ｇもあります。　サーボが１つ３５ｇなので、軽いバッテリーを使えば、サーボを２つ（憧れのひざ）追加できるのですが。

2004年9月9日(木) モーション

伝助７号で実際に試してみたモーションは、
　・静歩行
　・動歩行（これは疑問）
　・右旋回
　・左旋回
　・起き上がり
　・万歳
　・お辞儀
　・雑誌登り
と、いったところです。

これから試してみたいのは、
　・横移動（これは出来そう）
　・でんぐり返し（難しそう）
　・３点倒立（難しそう）
　・屈伸（ひざが無いので無理か？）
です。　今度の週末にでも挑戦してみたいと思います。

サーボを追加しないで、平行リンクでひざを曲がるようにしてみようかな？　S3003のLOWパワーでイケルだろうか？　そうすると屈伸もできるかもしれない。　歩行の時、もっと足が上がってかっこよく歩けるかもしれない。　いつか挑戦してみよう。

2004年9月8日(水) 起き上がり

起き上がりも一応できます。　ここでも言い訳になってしまいますが、ひざが無いので、起き上がる時「長い腕」が必要になりました。　腕が２段階で長く延長しているのは起き上がりのためです。　これが見た目のバランスを悪くしています。　おまけに「木」を使っているのもカッコ悪さを強調しています、が、名前が「伝助」ということでお許しください。

とりあえず起き上がりです。
起き上がり動画

2004年9月7日(火) サーボの配置

伝助７号では、双葉のS3003サーボを１２個使っています。　サーボの配置はごく一般的なものです。　普通はこれに「ひざ」ｘ２、「ひじ」ｘ２、頭ｘ１と追加され、最低でもKHR-1のようにサーボ１７個必要なのですが、S3003では重量オーバーになってしまいます。（多分）　まだ試してはいませんが、今の重量がS3003パワーの限界のような雰囲気です。

2004年9月6日(月) 歩行と雑誌のぼり

伝助７号はひざ関節がありません。　全て軽量化のためです。　ひざがあるとカッコ良く歩けたり、雑誌のぼりもらくだと思うのですが、ひざサーボを追加すると重くなって、力の弱いS3003では足が上がらなくなってしまいます。　

とりあえずの歩行です。
歩行動画１
歩行動画２
とりあえずの雑誌のぼりです。
雑誌登り
もう少し、努力が必要なようです。

2004年9月5日(日) 伝助製作日記開始

個人の記録用として、二足歩行ロボット「伝助」の製作の記録をつけることとしました。　私が二足歩行ロボットに興味をもったのは、１年くらい前からです。その間にRobo-ONEという競技があることを知り、いつの日か「伝助」でRobo-ONEに挑戦したいと思います。
今やっていることは、業界で有名な安くて（\1,800)、力の無いサーボ（双葉Ｓ－３００３）で色々な基礎開発をやっています。　安いサーボを使っていると、たとえ失敗しても後悔はしないので、いろいろなことが試せるのと（多分）、基本をマスターするのは条件の悪い非力なサーボを使うのがよいと信じてやっております。
今実験している機体は７個目で「伝助７号」と名付けています。　サーボはＳ－３００３を１２個、サーボコントローラーのＣＰＵはC8051F330PというマイナーなＣＰＵを使っています。　１つのＣＰＵで８ｃｈのＰＷＭを生成しています。　サーボコントロール用にこれを２つと、モーション・パターン・シーケンサー用にもう一つＣＰＵを使っています。　とりあえず何とか歩けるところまで来ました。一応起き上がり、左旋回、右旋回なども出来ますが、もう少しチューニング必要なようです。　まー、あせらずに少しづつ行きましょう。