手作りの1相2方向オムニ式エンコーダを作ってみた 【15/31記事目】

こんにちは ;)

家庭事情につき、1か月ブログ連投チャレンジに2・3日の遅れがあるかもしれません。今回は昔に書きだめていた記事です。

ロボットを作っていると、移動の正確性を高める必要がある場面が出てきます。それは例えば、ルンバのようなお掃除ロボットでは決められた環境内をまんべんなく移動したかったり、運搬用ロボットが決められた距離だけ正確に移動したい場合などです。



このような移動を実現するには、過去の移動がどうであったか情報を取得する必要があるのですが、それにはエンコーダ付きモータや、6DoFセンサ、LiDARなどを用います。中でもエンコーダと6DoFセンサは小型で処理が軽く、多くの場面で使用されています。

ただ、エンコーダはモータの購入する以前から、導入を検討していなければ後付けできないことが多いです。また、オムニやメカナムホイールを用いた移動の自由度が高いロボットは、後付けによる移動軌跡情報取得の難易度が高いです。

実際、私は下記の作品で移動精度を高めたいと考えているのですが、エンコーダが取り付けられず放置してきました。

ume-boshi.hatenablog.jp

ume-boshi.hatenablog.jp

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タイヤに後付けする場合、分解能が上げづらい。

そのため、エンコーダを外付けで拡張できるようなユニットを自作しようと思い、今回の記事に至りました。


概要

目的

  • オムニやメカナムホイールを用いた自由度の高い移動ロボットに対して、後付けのエンコーダで移動軌跡を取得できるようにすること。
  • 機械加工の知識がなくても、3Dプリンタや購入品のみの組み合わせで製作可能なものとすること。

実現方法

正直、後に貼った完成品の動画を見ていただくと最も理解しやすいと思います。


スリット式のエンコーダを想定しており、回転はフォトリフレクタで取得します。モータの回転方向に従わない移動はしないと考え、小型化できる1層式のエンコーダを採用しました。回転時の抵抗を減らすために、このベアリングを用いています。(適当に小さいやつを選びました)

当然のごとく、私が用いる接着方法はボンドです。

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タイヤの回転方向以外もオムニホイールと、エンコーダのスリットが合体したようなホイールを設計しました。外側には、このスペーサこのワッシャーが交互についています。両方ともφ3mmなのですが、金属のワッシャーの方が概形が1mmほど大きく、これが回転時のグリップとなっています。

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合体!
黒い土台に黄色の部分が刺さっており、地面の起伏やロボットの高さに合わせて上下に滑るようになっています。ネジ穴がついているから取り付けも簡単。

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2つ用意し、写真の様に取り付ける想定です。 f:id:ume-boshi:20210206122300p:plain:w400


完成品

まだちゃんとプログラムを書いてませんが、オシロスコープの出力を見る限りDigitalに割り込んで読み取れそうですね。

youtu.be


おわりに

3Dモデルやプログラムを含め、作り方はそのうち別記事にしようと思っています。もうちょいマシに改善してからですが、こういう作り方記事はzennで売れたりしないかなぁ。