しばらく、ご無沙汰だった「100kgfcm俺サーボ」
実はコツコツ作っていたのですが、アームとハンドが完成し、プログラムも出来たのでプリント基板で回路を作った。
二足歩行ロボットと違って、サイズや重さに制限がないため、サーボ１つの制御にＨ８マイコン１つという凄く贅沢なサーボとなった。
ちなみに制御はパラレルにしました。
8ビットくらいの解像度があれば問題ないとのことで、メインのＳＨマイコンにちょうど1ポート分パラレル接続して使います。
実験でもなかなかのトルクを発揮してくれ、もう少しでちゃんとサーボの形として完成できそうです。
とはいえ、レスコンの予選まであと１０日！
ロボットは今週中に出来ないと練習する時間ねぇ・・・；；
モータードライブ回路が完成しました。
動作テストも終わりました。
テスト基盤同様ギヤードモーターの起動電流に耐えてくれました。
走行用のモーターもエネルギーロスは少なくありたいので、１６枚も作っているのは、汎用のモータードライブ回路として使うためです。実際サーボにするのは2枚です。
ロータリーエンコーダーとPICの基板製作はサークルの仲間に任せているので、制御のプログラミングに入るまでしばし休憩。
プリント基板を作りました。
ピッチ板で何度も回路を作っているうちに慣れてきて、最適化（もどき）が出来ていたので、プリント基板のアートワークも１時間くらいで出来ました。
左右対称って綺麗ですよね（うっとり
何が大変って言うと、エッチング→穴あけ→フラックスの工程。
ここは人海戦術で２０枚ほど作りました。
最終的に予備を含めて１６枚つくるので４枚はここで間引かれます。
２ＳＫ１１３２のＦＥＴがまだ届かないので実装はまだ出来ませんが必要なパーツのリスト。
１枚あたり材料費2518円！！
エッチング液などを考えると１枚あたり３０００円は行ってますね。
東芝のモータードライバがツクモロボット王国で 410円のやつを使ってたんで約７倍のお値段。
でも、出力電流６倍強、電圧も耐圧50Ｖ、電圧ドロップの激しい東芝のドライバからすれば、相当のスペックアップだと思います。
自作最高！ｗ
ＦＥＴ４並列のモータードライブ回路を作成しました。
こんな感じです。
さっそく実験をしました。
とりあえず40cmのアルミ棒に1.5Lの水を入れた500mlペットボトル3本ぶら下げて、サーボをロックした状態で静的に60kgfcmのトルクをかけ続けます。
これを10分間連続使用・・・。
ＦＥＴは順調に熱を発生させ続けますが、壊れるほどのところまでの熱には至らず、ある程度で頭打ちになり、問題なくクリアできました。
予想していた以上に暇な10分間でしたｗｗｗｗ
固定していた万力の方が悲鳴を上げて写真ではアームが水平を保ててませんが、保持力がなくなったわけではないです。
とりあえず理論値の100kgfcmは分かりませんが、アルミ棒やペットボトルの重さは考慮せずとも、60 kgfcmでマージンはまだあるといった感じですね。
今回必要なトルクが60kgfcmなんで、満足しています！！
俺サーボのHブリッジ、完成しました。
RSに注文したら２日で部品が届きました。
それで、さっそく組んでみたのですが・・・。
東芝のドライバよりロスも少なくビシっと回ったのですが・・・。
ロックして１０秒くらいでFETが燃えてしまいました。
昨日の日記で２０Aまで耐える、とか書いちゃったんですが……実際は５Aでした。
何かを読み間違ったみたいです。
それで、タミヤのギアードモーターのデータシート見たら起動電流（ロック電流）が１２Aになってました。
そりゃ燃えるわって話ですね。
先に気づかなかった自分が情けない。ってわけで、１００ｋｇｆｃｍサーボ早くも挫折。
トルクを制限すれば使えるけど、それでは根本的解決になってないし、そもそも耐電流を超えて運用しているFETを冷やすというのも間違ってるし、何かいいモータドライバないだろうか・・・。
今度レスキューロボットコンテストに出場するのですが、今、そのロボットのロボットアームのサーボモーターに悩んでます。
ベストテクノロジーから発売されているDynamixel RX-64が６４ｋｇｆｃｍの出力を出してくれるので、これなら行ける！・・・と思って購入したのだが、実際定格電圧を超える２４Ｖまで印加しても６４ｋｇｆｃｍのトルクを出力することはなく、熱ダレはひどく、角度も保持するのがやっとで、とても使い物になるものではなかった。
ＫＯＮＤＯの４０ｋｇｆｃｍでは役不足力不足で、ちょうどいい値段でちょうどいいトルクのサーボがない。
しかもDynamixel RX-64は４万もするサーボなのだが、使い物にならないことが分かる前に、追加注文をしてしまったせいで先生にはこっぴどく怒られてしまった(ﾟ＿ﾟi)
新しいモーターを買う予算もないし・・・こうなったら自作しかない！！！！
そこで、よくロボコンに用いられるモーターにタミヤのギアードモーターがあるのだが、このモーターのシリーズで一番減速率の高い３００：１のギアボックスがある。
７．４Ｖの電源でも最大効率時３０ｋｇｆｃｍのトルクを出しスピードもそこそこ出る、高負荷時はスピード落ちるものの粘り強く１００ｋｇｆｃｍ以上のトルクを発揮してくれるモーターである。
こいつを使って、サーボを作れば、サーボ自体の重さは数百ｇになってしまうが、トルクの面ではかなり行けるのではないかと思い、こいつをサーボ化することに決定した。
ここで、まずＲＣサーボの制御基盤にタミヤのギアードモーターを接続する方法を考えたのだが、実行してみると発振して使い物にならなかった。
やはり制御も自分で書かないとダメってことですね。
そこで、出力軸を制御するポテンションメーターをやめて、減速する前のモーターを制御することにした、これなら通常のサーボの３００倍の解像度が出ると思ったからである。
ちなみにポテンションメーターでは、回転角度に限界があるので、ロータリーエンコーダーを使う。
欠点としては再起動の度にキャリブレーションが必要となることである。
そして出来たものが下の写真。
ビンゴ！
最終的にＰＩＤで制御するつもりですが、ＯＮ−ＯＦＦ制御でもこの解像度ならそれなりに位置止めできることが分かりました。
ただ、ここで新たな問題が発生。
モータードライブ回路にTA8429を使用しているのですが、これを使うとバッテリー直つなぎのときよりモーターの出力がひどく落ちる。
電圧降下と電流の上限が厳しくて、モーター本来のパワーを発揮できません。
というわけで、ここで、元祖「俺サーボ」の宮田さんのモータードライバを使用することにしました。これなら２０Ａまで行ける（らしい）ので、期待してます。
部品を注文したので来週にはテスト出来るかな。
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