こんにちは～～～
皆さん、toioというSTEM教育用のロボットをご存じですか？
このロボットは約3cm x 3cmの極小サイズでありながら、エンコーダ付きの2輪駆動でスピーカーやモーションセンサ、磁気センサ、絶対位置センシング（仕組みは不明。赤外線カメラ？）などの多彩な機能を搭載しています。
専用のマットを用いて絶対位置が取得できるらしいのですが、マットの色にパターンがあり、そのパターンから位置を推定しているのだと予測されます。
さて、この高機能なtoioですが、2輪駆動なので回転移動を加えなければ移動方向が限られています。右に進みたければ、90度回転してからでないとその方向に進めません。移動方向の自由度を上げるためには、オムニホイールやメカナムホイールを用いたロボットが用いられています。
私は以前、メカナムホイールを採用したロボットを作成していましたが、今回はオムニホイールの特徴を持つ小型の移動ロボットを作ってみました。
まあ、toioと比べてエンコーダも光学センサも搭載していない貧弱マシンではありますけどね。。。
製作したもの
自作基板用のモータドライバシールドを設計し、
それを用いて ↓ の製品の仕組みで擬似オムニホイール駆動式のマシンを作成しました。この製品は、M5stickC用のやつですね。
使用部品
主に使用した部品は下記のものです。自作基板はM5stackみたいなものだと思ってもらえれば大丈夫です。
- 自作基板
- DRV8835
- 8ビットフォトカプラモジュール
- モータ4つ
回路
雑ですが、モータ動作のための回路は ↓ の画像のようになっています。
左側のほうにある、13pinと9pinのところが自作基板との接続部分になっており、そのうち8ピンを用いてモータを制御しています。モータ制御部は完全に別電源にしたいと考えた結果、その8pinの信号についてフォトカプラアレイ（TLP291）を介して伝達するようにしています。フォトカプラ使っているので、抵抗がたくさんありますね。
別電源として制御される8信号を、最終的にDRV8835のほうに突っ込んで、モータが動作するような感じです。
一応、エンコーダが4コマで使えるようになっています（移動を取得する術が思いつかなかったので使っていませんが）。
基板図については、ひどすぎるのでまだ公開できないです。。。
モータの取り付け
非常に雑な方法ですが、木材をカッターで切って作りました。角をうまく削って、4つのモータが45度で入るようにし、それを木工用ボンドで取り付けるという荒業。
工作なんて必要機能が満たせるなら、これぐらい雑でいいんですよ！（なお、既に気に食わなくて3Dプリント用データは作成した）
モータの先端には、グリップ力を高めるための木工用ボンドがついています。
最後に、布テープで木材と基板を繋げて終わりです。
試作品
試作したデバイスが ↓ です。
そして、ただ前後動作させた例が ↓ の動画。
外部電源対応にしたせいでパワフルになりすぎ、全然まっすぐ進んでいませんね！
どうやって修正しようかなぁ。。。
おわりに
皆さん、「何に使うんだろう？」と疑問に感じているのではないでしょうか。こいつに関しては、とりあえずラジコン化したいと考えていますが、さらに発展形も既に考えています。楽しみにしておいてください... :)
まあ、就活も研究も何もかもうまくいっていないので、お見せできるのはずいぶん先だと思いますが。
