ＬＥＡＰ製作日記
昨年度
本科生が室内飛行ロボットコンテストに参加
写真提供： Robot Watch
２００７年１１月２０日
上記大会に出場した本科生に現在マイコンの使い方を教えてます。
彼らに刺激され、飛行船部門で大会に参加します。
コンセプトとしては、誰でも簡単に操作可能なものを目指します。
２００７年１１月２４日
試作基板１号完成
学内の某行事のため、急遽飛行船ラジコンの製作を依頼されました。
その行事が１週間と期間的に厳しいため、センサなどは付けず、単純な４ｃｈのモータドライバー回路を作りました。
とりあえず、前進と左右旋回のミキシング機能を盛り込んでます。
２００７年１１月２６日
試作エンベロップ完成
学内行事のため、昨年度出場した本科生に、試作エンベロップを作ってもらいました。
使い回すことを考慮して、大会サイズぎりぎりの大きさで設計しました。
急拵えのため、かなりしわしわです。
浮力は１７４ｇでした。
２００７年１１月２７日
試作機体１号完成
試作基板１号と試作エンベロップを組み合わせて試作機体１号がどうにか完成しました。
ペイロードが浮力より重いため、２０ｇFほど垂直方向のモーターが推力を発生してどうにか浮きます。
しかし、各速度の減衰がかなりゆっくりでまた上昇のためのモータが絶えず回っているため、
反トルクによりヨー方向に回転モーメントが発生し、右に回転し続けます。
センサー等は搭載しておらず、何もフィードバックもかけていないので、
操縦は慣性との戦いです。
２００７年１２月１日
次期制御回路製作中
試作基板１号の操縦性の悪さを改善するために、次期制御回路の要素試験を現在行っています。
前回の機体の操縦の難しさは、
１． まず高度の制御を手動で行っていた点、
２． 高度制御用モータの動作に起因するヨーモーメントの発生
３． 前進や旋回に伴う、ピッチングの誘発で前後進・旋回用モータの推力が高度方向に影響している
ことが考えられます。
そこで次期制御回路では、
１ 高度保持の自動化
２ ピッチ、ヨーダンパを装備
盛り込みます。
２００８年１月８日
超音波高度計機能・精度試験
次期制御回路では、高度自動保持機能を実装したいと考えております。
現在高度センサは大きさ、質量、対象とする距離を考えると超音波による距離測定が最適と考えております。
具備したい用件として距離は最大７ｍまでは検出したいです。
そのため、超音波発振からの時間によって受信機の増幅器のゲインを可変する仕組みを組み込みました。
左の写真はそのゲインスケジューリングを決定する実験の様子です。
廊下の壁を地面に見立ててそれぞれの距離での受信波形を計測しています。
２００８年１月２８日
推力測定
左の様な簡単な装置を作成し、モータ−の推力を測定しました。
２００８年２月１４日
制御基板完成
制御基板が完成しました。
機能としては、
超音波距離計×４ｃｈ
３軸角速度
３軸加速度
モーター４ｃｈドライブ
ＺｉｇＢｅｅによる無線通信
です。
高度方向の超音波センサは基板に実装してますが、他に超音波センサを用意すれば、
あと３つの距離を測定できます。たとえば、前と左右に付ければ障害物衝突回避ができます。
ヨーダンパとピッチダンパを備えます。
２００８年２月１５日
制御ゲイン調整
高度制御は、ＰＤ制御で制御させてます。
ピッチ、ヨーではＰ制御させてます。
そのゲインを調整しました。
２００８年２月２５日
エンベロップ作成
大会用にエンベロップを新調しました。
素材：クラレ エバール 厚さ１２μｍ
質量：７４ｇ
浮力：２４４ｇ
体積：0.32m^3
２００８年３月３日
ジンバルカメラ及びコントロール系完成
HMD連動.wmv
室内飛行ロボットコンテストでは小型カメラを搭載しなければなりません。
これまでの出場機体を見てみるとカメラは、固定されるケースが多いようです。
カメラの画角の自由度が広がれば、その場で多くの文字を読み取ることができると考え、ジンバルカメラを作りました。
自由度はチルドとパンの２つで可動範囲はチルドが-90degから-10deg
パンが-45degから+45deg
です。
そのカメラの操作は、ＨＭＤ（ヘットマウントディスプレイ）のヘットトラッキング機能を利用して、
操縦者の頭の動きと連動させれば良いと考えました。
今回飛行船の操縦に、市販ラジコンの６ｃｈ送受信機を使用しており、そのうち３ｃｈを操縦に使用しております。
まだ３ｃｈ余っているので、プロポのトレーナ機能を利用して２ｃｈをＨＭＤの角度信号にオーバーライドさせて
送信機から送信させてます。
軽量化のため、ジンバルはバルサで製作しました。
そのため見た目はあまり良くないです。
ジンバル自体の重さは、２４ｇです。
動画を見ていただくとわかるとおもいますが、よく操縦者の頭と連動していると思います。
難点としては、操縦者が端からみると頭が悪そうにみえることです。
２００８年３月９日
ＬＥＡＰ完成
ＬＥＡＰ全景.wmv
ＬＥＡＰ飛行.wmv
大会出場機体が完成しました。
試作１号機に比べ、操縦が大幅に楽になりました。
特に高度は、プロポにより高度を指定すれば後は何もしなくても機体が自動的に保持します。
高度制御用モーターの反トルクの影響もなくなりました。
ヨー方向はプロポにより、角速度を指定します。
よって中立に戻せば、その時点で旋回が終わります。
機体緒元
全長：１４５ｃｍ
全高：８９ｃｍ
全幅：７５ｃｍ
ゴンドラ重量：２３５ｇ
モータ：GWS社：EDP-20B
高度・ピッチ制御モータ×２
前後進・ヨー制御モータ×２
マイクロコンピュータ：Microchip社 dsPIC30F6010A
電源：ハイペリオン製：HP-LVX0300-2S 7.2v 300mAh 2c
エンベロップ機体緒元
素材：クラレ エバール 厚さ１２μｍ
質量：７４ｇ
浮力：３０７ｇ
体積：０．３２m^3