●メカナム4輪独立駆動の実装①
はじめに・・・ 「4輪独立駆動走行」、「メカナム走行」機能での車輪回転動作を確認できましたので 試行筐体に、「 メカナムホイール 」を装着し、試行プログラムでの基板を実装して 全方向に移動走行できる特性の「 メカナム4輪独立駆動車 」を作ることにしました。
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●使用する「 メカナムホイール 」です。 【 48mmスチールメカナムホイール ( 右：2個、左：2個 ) 】 Nexus robot
（製品仕様） ・直径 ： 48mm ・幅 ： 25.5mm ・軸穴径 ： 9mm ・重量 ： 約56g×4 ・1個当たりの負荷上限： 1kg ・4個使用時の負荷上限： 3kg ・ローラー個数 ： 8 ・ローラーの材質 ： TPR ・プレート枚数 ： 2 ・プレートの材質 ： スチール
●使用する「 メカナムホイール用のハブ 」です。 【 48mmスチールメカナムホイール用3mmハブ (18076) 4個 】 Nexus robot
→ ギヤボックスの出力シャフト直径（ 3mm ）に合わせました。
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●「 メカナムホイール 」を、仮付けしました。…… 'へんてこ' な 車輪ですね (^^；
●メカナムホイールの「 装着ポジション 」について ・ホイールパターンは、２種類（ 左用・右用 ）ありますので ……… 該当のポジションに、それぞれのホイールを装着する必要があります。 ・車体を上から見ている状態で ……… 各ホイールの装着ポジションは ？ ホイール装着のローラー軸が、車体の中心へ向くパターンのホイールを装着します。
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●配線図です。……… クリックすれば、拡大します。
・ ・ ・ －－－－－－ 通常走行の仕様 －－－－－－ ・ ・
●通常走行イメージ …… 前進・後進・旋回・信地旋回・超信地旋回
●通常走行のステイック操作イメージ
●通常走行のステイックとボタンの使い方です。 ------------------------------------------------------------------------------ ・アクセル・ギヤ ………………【左側】ステイック ・前 進 ： 上方向 ・停 止 ： 中央 【 ニュートラル 】 ・後 進 ： 下方向 ------------------------------------------------------------------------------ ・ステアリング …………………【右側】ステイック ・（右）超信地旋回 ： 右方向 （最右端） ・（右）信地旋回 ： 右方向 ・（右）旋回 ： 右方向 ・直 進 ： 中央 【 ニュートラル 】 ・（左）旋回 ： 左方向 ・（左）信地旋回 ： 左方向 ・（左）超信地旋回 ： 左方向 （最左端） ------------------------------------------------------------------------------ ・自動走行 ………………………【前側】ボタン ・前進【自動】（ＯＮ） ： Ｌ１ ボタン……（左） ・後進【自動】（ＯＮ） ： Ｌ２ ボタン……（左） ・走行【自動】（ＯＦＦ）： Ｒ１ ボタン……（右） OR Ｒ２ ボタン……（右） ------------------------------------------------------------------------------ ・ギミック ・メカナム操作 (適用) ＯＮ ：【左側】ボタン ………（ ← 、↓、→、↑ ） ＊連動して、メカナム起動【音】も（ＯＮ）になる。 ・メカナム操作 (解除) ＯＮ ：【右側】ボタン ………（ □ 、Ｘ、○、△ ） ＊連動して、メカナム停止【音】も（ＯＮ）になる。 ------------------------------------------------------------------------------
●操作指示エリア（ スティツク情報 ）仕切値設定です。 【 通常操作モード 】 ……… クリックすれば、拡大します。
・ ・ －－－－－－ メカナム走行の仕様 －－－－－－ ・ ・ ・ 【 メカナム操作モード 】 への切替えは、コントローラのボタンで行います。
●メカナム走行イメージ ……… （ 前後 ・ 左右 ・ 斜め ） 移動 ・ 旋回
●メカナム走行のステイック操作イメージ ------------------------------------------------------------------------------ ■メカナム操作モードの切替え方法 ・メカナム操作 (適用) ＯＮ する場合 ……【左側】 ボタン を 押下する。 ← 、↓、→、↑ ・メカナム操作 (解除) ＯＮ する場合 ……【右側】 ボタン を 押下する。 □ 、Ｘ、○、△ ------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------ ■メカナム操作モード【適用】の場合、以下のアクション(ステアリング)をする。 ・ステアリング .............【右側】スティック ・(右)平行 : 右方向 (最右端) ・(右)斜め : 右方向 ・(右)旋回 : 右方向 ・直 進 ： 中央 【 ニュートラル 】 ・(左)旋回 : 左方向 ・(左)斜め : 左方向 ・(左)平行 : 左方向 (最左端) ------------------------------------------------------------------------------
●操作指示エリア（ スティツク情報 ）仕切値設定です。 【 メカナム操作モード 】 ……… クリックすれば、拡大します。
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●全体の配置と結線です。 ……… クリックすれば、拡大します。→ 現物確認しながら配置しますので、ごちゃごちゃ'になりそうです。(^^;
●電源(3系統)の配置と結線です。 ……… クリックすれば、拡大します。→ モータ系とロジック系間はGND接続により、「基準の電位点」は同じです。
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●実装プログラムの作成です。 ;******************************************************************************* ;* ●プログラム ： ＭＥＮＵＭ４ＷＤ０１ (VER 01.00) ;* メカナム（４輪独立駆動）の実装版① ;******************************************************************************* ; ＊ＭＥＮＵＭ４ＷＤＴＥＳ０２をベースにしての作成です。 ;******************************************************************************* ;【 通 常 】操作モード …… 停止・前進・後進・旋回・信地旋回・超信地旋回 ;【 メカナム 】操作モード …… 停止・前進・後進・旋回・斜め移動・平行移動 ;------------------------------------------------------------------------------- ;■電源電圧：３．３Ｖ ■内部クロック ： ４ＭＨｚ （ ＳＣＫクロック ： ２５０Ｋ ; ; 【 PIC16F819 】（マスタモード）（ＳＰＩモード：３ ; ___________________ __________ ; | V | ●：ＳＰ ; | | ; (前)右 IN1 回転方向 <-+ 1 RA2 PORTA(BIT2) | RA1 18 +-> (後)右 IN2 ＰＷＭ ; (前)右 IN2 ＰＷＭ <-+ 2 RA3 PORTA(BIT3) | RA0 17 +-> (後)右 IN1 回転方向 ; (前)左 IN1 回転方向 <-+ 3 RA4 PORTA(BIT4) | RA7 16 +-> (後)左 IN2 ＰＷＭ ; -+ 4 RA5 PORTA(BIT5) | RA6 15 +-> (後)左 IN1 回転方向 ; 0V -+ 5 Vss (-) | Vdd 14 +- 3～5V+ ; (前)左 IN2 ＰＷＭ <-+ 6 RB0 PORTB(BIT0) | RB7 13 +-> 電子スイッチ１ ; DAT-->ｼﾘｱﾙﾃﾞｰﾀ・ｲﾝ >-+ 7 SDI●PORTB(BIT1) | RB6 12 +-> 電子スイッチ２ ; CMD<--ｼﾘｱﾙﾃﾞｰﾀ・ｱｳﾄ <-+ 8 SDO●PORTB(BIT2) | RB5●11 +-> ｽﾚｰﾌﾞｾﾚｸﾄ-->SS ; 電子スイッチ３ <-+ 9 RB3 PORTB(BIT3) | SCK●10 +-> ｼﾘｱﾙｸﾛｯｸ--->CLK ; | | ; +-----------------------------+ ; ;*******************************************************************************
・ ・ スピーカーから音を出力してみたいので ……… ・ ・ ＭＰ３プレーヤー系を使用することにしました。 ・
●MP3プレーヤーは …… 本体(モジュール)のみ購入しました。 【 秋月電子通商 DFPlayer mini ( MP3プレーヤー ) 】
→ DFRobot の Arduino ( アルドゥイーノ )に接続して使用されているようです。
●microSDメモリーカードに記憶するもの（１４曲） －ＡＤＫＥＹ１系－ ・ファイル１ ： メカナムモード停止 ・ファイル２ ： メカナムモード起動 －ＡＤＫＥＹ２系－ ・ファイル５ ： ミッキーモグラス走行 ・ファイル６ ： エレクトリカル パレード・ドリームライツ 走行 ＊他は、ダミー（無音）を記憶する。… ファイル３、４、７～１４ -------------------------------------------------------------------------------- ・ボタンエリア ①水色 ：【 パレード 】……… ファイル６ （３ｋΩ） ②黒色 ：【 モグラス 】……… ファイル５ （０Ω） ③緑色 ：【 起動 】…………… ファイル２ （３ｋΩ） ④赤色 ：【 停止 】…………… ファイル１ （０Ω） ⑤黒色 ：【 ＶＯＬ（＋）】 ⑥黒色 ：【 ＶＯＬ（－）】 --------------------------------------------------------------------------------
・ ・ ・ ●車体の基本部分を作ります。 ・ ・
●基板を収まるようにカットして、配置してみました。
→ 適当な大きさですが ……… 枠内に各電子部品が装着できるかしら(^^?
●設置スペースは ……… 3段 ( 最下段・中央段・最上段 ) フロアの構成にしました。
・ ・ ・ ●音響効果的な、BGMを鳴らしたいので ……… ・ ・
●お手頃なスピーカーを使用します。
→ 100均で購入しましたが、ちゃんと音が出るのかしら (^^ ?
●搭載するMP3プレイヤーの接続構成での確認です。
→ ＯＫです。音質は、こんなものかしら (^^?
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●テストボード上で、全体接続しての動作確認です。
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●最下段フロア ……… メカナムホイールとギヤボックスが装着された状態です。
→ モータの接続コネクターも装着しました。
・ ・ ・ ●実装基板を作成しました。 ・ ・
●四苦八苦しながら、基板が完成しました。
→ タクトスイッチ類の基板を、側面の立てた状態で付け加えました。
●裏側です。 ……… 結線が ”ごちゃごちゃ”になりましたです。(^^;
→ 接触不良箇所の特定に苦労しそうです。(^^;
●( 最下段 ) フロアに、基板を固定した状態です。
→ ホイールの回転方向LEDの設置スペースがないので、装着していません。 (^^;
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●( 中央段 ) フロアです。 バッテリーを中央のスペース枠に固定します。 ＊最後部にスイッチを装備
→ バッテリー、スピーカの接続コネクターを装着しました。
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●試行筐体のミッキーモグラスで走行しました。
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●メカナムホイールを使ってみての感想です。 自動車は、ハンドルで進行方向に、タイヤを向けて進行しますが ……… ・メカナムホイールでは、フリー状態で抵抗なく回転する円周上のバレル(樽型ローラ) の装備で、45度の方向に進行できます。この特性を活用して、各メカナムホイールの 回転方向の組合せにより、全方向に進行移動の動作ができました。 ・メカナム走行の精度は、高くないですが、なんとか動いてくれました。
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