私はとにかくもうスパイダーマンが大好きなんですが、今回スパイダーマンが閉所や遠隔からの探索・調査に使っているスパイダードローン(歩行)を作ろうと思いました。
まだ完成には程遠く課題がたくさんあるのですがここらで少しまとめて紹介しようと思います。
スパイダードローン
ドローンというと空中を飛ぶドローンのイメージが強いですが必ずしもそうではなく、水中で動く水中ドローンや、陸上用の車両ドローンなども存在します。
今回作成するのは「スパイダードローン」と名付けたクモ型の多足歩行ロボットです。
最終目標のイメージ
スパイダーマンのゲームに登場したドローンがきっかけで作りたいと思ったので、最終目標はそれに似たドローンの実現です
ゲームに出てきたスパイダードローンの見た目はこんな感じ
大きく分けて体と足(目はカメラ？)でできている
機能としては
- 歩行して移動する
- カメラでその場所の様子を確認する
があります
使用する部品
Raspberry Pi (ラズベリーパイ)
今回は有名なマイコンボードの Raspberry Pi を使います
マイコンボードとはプログラムを書くことで入力(信号)、出力(信号)を扱えるような一枚の電子基盤です。
入力とは例えば
- スイッチのオンオフ
- センサの値
出力とは例えば
- ライトを発光させる
- モータを回す(アクチュエータを動かす)
- ヒーターを発熱させる
などが挙げられます
Raspberry Pi を使う理由は非常に扱いやすいマイコンボードであることと入出力を扱うためのピンの数が多いことです
現段階では歩行するためのモータへの入力とモータの角度をポテンショメータというセンサで計測するために用いています。
モータ
現段階で用いているモータはステッピングモータという種類のモータで決まった角度だけ回転させることかできるモータです
内部にギア(減速機)が入っていてそのままでもトルク(回転力)がある程度大きいこととモータの大きさがちょうど良いためにこれを使っています
問題としてステッピングモータは動かすための入力電線が多く必要で電子回路が複雑になってしまいます
現段階ステッピングモータ12個で1つにつき5本もの線があるのでそれだけで60本の線があります、、多くてややこしい
ポテンショメータ
ポテンショメータとはひねりを回すと電気抵抗が大きくなったり小さくなったりする可変抵抗と呼ばれるもので、
その抵抗の値によって変化する電圧値を次のA/Dコンバータでデジタルの信号に変え、Raspberry Pi に入力し角度を検出するというものです。
A/Dコンバータ(アナログデジタル変換器)
ざっくり言うとアナログ値をデジタル信号に変えるものです。
ポテンショメータによって角度が変わると抵抗値がかわり、オームの法則によって電圧値が変わるのでその電圧値(アナログ値)をA/Dコンバータによってデジタル信号に変えてマイコンボードへ入力し処理できるようにします。
ここまで何言ってるか全く分からないと感じてる方がほとんどだと思います (すいません笑
しかしここで全て詳しく分かりやすいように説明すると非常に長々と書くことになるのでそれは別々に一つずつ書いていこうと思っています。
現段階での進捗
このロボットを考え始めてからはや半年ほどたった現在、先に歩行機能に絞って
まだ動かせていません(泣)
正直ロボット作りをなめてました、難しいです。。
とりあえず現段階で作ったものがこちらです。
足が6本しかないのはとりあえずおいておいてください、(^◇^;)
ボディや足は学校にある3Dプリンターを借りて作りました。
現在動かない原因として
- 「電気回路の設計が非常に複雑で私が回路について勉強中であること」
- 「マイコンボードからモータへの電力が非常に弱くモータが十分に動く電力を得られていないこと」
が挙げられ、現在その解決に取り組んでいます
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