知能ロボコンに向けたロボット開発(2)

やさしいロボコン前夜まで

(1)で書いたうち、やさしいロボコンの観戦前までを書いていきたい。

構想設計

個人で1台、差動二輪ロボットを作っていたが、もっと安価かつシンプルで制御工学の基本が学べる、そんな機体を作れないかを考えていた。

想定動作としては、以下を考えた

• スイッチを押すと動く
• 壁に近づくと止まる
• 周囲の近い物体に近づく
• LEDで何か知らせる
• まっすぐ走れるよう速度制御できると嬉しい

この想定に基づいて部品構成を以下のように考えた。

• エンコーダ付きDCモータ
• モータドライバ
• 距離センサー
• マイコン
• タクトスイッチ3個
• LED3個
• バッテリー

機体設計

部品選定

上記で「構想設計」と書いたが大したことはなくやりたいことを妄想しただけ。これを具体化していく。以前作ったロボットで使えるかも、という言い訳で予備パーツを買っていたため、大多数の部品はストック箱にあった。この時点で新規購入した部品はモータだけだった。

構造設計その１

大したことはなく、「シンプル」「小さい」ロボット。2つの動輪と1つの従輪の3輪車。後々のことを考えてラズパイ4Bが載るギリギリサイズがいい、というくらいを考えた。

電気設計

KiCADで設計していく。きちんとしたPCBを作ってくれる会社は今どき数多あるが、モジュールを載せるだけだし、1枚しか作らないのでユニバーサル基板で作る。というか、初心者（自分）がPCBを発注するのは敷居が高い。

バッテリーは11.1VのLiPoなので、降圧する必要がある。マイコンはラズパイPicoを使うので3.3Vか、ラズパイ4Bを載せることも視野に入れていたので5Vか。迷ったので両方載せることとした。

そしてこの基板から電源をひきだす必要があるのでUSB Type-Cのコネクタを電源専用としてつけておいた。

また、ラズパイPicoのピン数はそれなりにあるので、使いまわすことを考えてすべて引き出しておいた。

このときに作った回路図は残ってなかったので最終状態の回路図を載せる。

これに基づいて作った基板。

構造設計その２

基板サイズが決まったので改めて機体構造の設計を行った。この時点でラズパイ4を搭載することを考慮に入れて設計していた。

前に付いているのは距離センサ。かなり低い位置につけていた。また、バッテリーは後ろに載せることを考えていたらしいが、ラズパイのUSBを使うことを考えるとこれはいただけない。

ソフト設計

各部品の動作をマイコンからするため、単体動作のコードを書いていた。部品ごとにライブラリ化をしていたと思う。

あとがき

ひとまずやさしいロボコン観戦以前でやってたことを書いた。この時点ではモチベーションが上がったり下がったり、マイペースで進めてたと思う。

物体検知は知能ロボコンで使ってるボールも考えていたようで、そのデータもあったし、アームの構造検討もしていたようだ。