TurtleRealを作る
主要部品
Raspberry Piと周辺
Raspberry Pi Model AにRASPBIANとROS(Hydro)をインストールしてあります。
Raspberry PiへのROSのインストール方法はこちらを見てください。
Raspberry Piに取り付けているUSBハブと無線LANドングルです。
基板側にハブが入るようにUSBの自在コネクタを使いハブをコネクタ側に折り返しています。
USBハブとUSB自在コネクタは百円均一で\100で購入したものです。今は\100でUSBハブが買えてしまうんですね。
ギアボックスと基板
シャーシー代わりになるガラスエポキシ両面スルーホール基板にギアボックスを直接取り付けています。
ギアボックスは可能な限り遅くなるように設定しています。(モータ電圧3V時9rpm)これは後で制御ソフトのところで説明しますがRaspberry Piでは制御周期が短く出来ないことを補うため、移動速度を出来るだけ抑えています。
回路的には紙エポキシの片面基板でも使えますが、紙エポキシの場合は吸湿等の影響がありソリが大きい場合があるので、シャーシー代わりとして使うのは不具合が出そうです。
そのため今回は、ちょっと価格が高めですがガラスエポキシの両面基盤を使っています。
マウス
今回はマウスを位置センサーの代わりとして使います。
左図は百円均一で購入した\300のマウスです。価格.comでもここまで安いマウスはありません。
この格安マウスを分解すると左図のようになっています。
中の基板は左図のような構造になっています。光センサー以外の部分は不要なので切り離します。
切り離す部分はほとんどスイッチですが、プルアップ抵抗等が入っていないので、そのまま切り離したままにしも回路的には問題がなさそうです。
左図はマウス基板を切った状態です。
予想どおり、この状態でも正常に動作しました。
切り離した部分のクリック用スイッチはバンパースイッチとして再利用出来ますが、今回は使っていません。
アルミ板
アルミ板で左図のような部品を作りました。
左からマウス基板固定板、電池ボックス固定台、放熱板です。
マウス基板はマウス基板固定板とシャーシーになる両面基板とで挟んだ状態で固定します。マウス基板固定板の底にはマウスから剥がした樹脂製のすべり板を張り付けてあります。
電池ボックス固定台はコの字のブリッジ形状で上面に電池ボックスを両面テープで貼り付け、両面基板上に載せています。
放熱板は両面基板左側に立てて取り付けてあり、電源レギュレーターの熱を逃す役目と電池ボックスをベルクロテープで固定する役目をします。
タイヤ
タミヤ純正の直径58mmの細めのタイヤです。
2軸式の移動ロボットの場合、タイヤが太すぎるとタイヤ間に回転速度差がある時に位置誤差につながるので出来るだけ細い方が望ましいためです。
モータードライバー
左図は今回使用した新日本無線製モータードライバーNJM2670です。
このデバイスには2つのモータードライブ回路が入っています。最大出力も1.3Aと比較的大きいので今回のロボットには最適です。
インターフェースはTTL仕様ですが、"H"レベルの最大値が2VなのでRaspberry Piの3.3V出力でも直結で制御出来ます。
モータードライブHブリッジ回路の上下トランジスタの順方向電圧降下が最大合計で2.3Vと大きいのでモーター電流を流し過ぎるとかなり発熱する可能性があります。
電源回路
6VバッテリーからRaspberry Piとモータードライバー用の5Vを作る東芝製低損失レギュレーターTA4805Sです。
低損失とは言っても電圧ドロップが0.5Vありますから、5Vとのマージンは0.5Vしか残らないのでバッテリーはあまり長持ちしないかもしれません。
もっともバッテリーの方も公証出力は1.5Vですが、実際にはそれより高い電圧が出ているので、もしかしたら比較的長く使えるかもしれません。
いずれにせよ実験用なので気にしないことにします。
電池ボックス
小型化のため、単4 x 4本の電池ボックスを使っています。