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ROBO-XEROとJO-ZEROの違いは?

 ROBO-XEROはJO-ZEROにサーボモーターをハンドなどに追加しただけだと思って気にしていませんでしたが、実際には重要な部分のサーボが追加・変更されているのがわかりました。1つは脚部の膝がダブルサーボになり、もう1つは足首が直交軸に組み直されています。本体のデザインが似ているので気がつきにくいですが、かなりの重要な部分が変わっている。

 マイコミジャーナルのレポートに比較写真があり、違いが良くわかります。
【レポート】「男のロボット部」に潜入』を参照ください。

 ということは、JO-ZERO用のモーションはそのまま使えないことになります。ROBOZAKの時は、オプションを追加しない標準モデル(50号)まではROBONOVAのモーションがそのまま使えたので助かりましたが、JO-ZEROのモーションを流用する場合には十分に注意して変更する必要がありそうです。

 さらに気になるのは、ROBOZAKの時のように主な部品を製造メーカーから個別に購入できないので、サーボ以外の部品は予備の「週刊 ロボゼロ」を購入しておかないと、後々のメンテナンスができなくなりそうですね。なお、サーボ単体は汎用のRS304MDの部品を購入できるので、壊れてもメンテナンスはできそうである。特に、プラスチックギアはモーション作成時やバトルなどではよく壊れると予想されます。ROBO-XEROは軽量なので大丈夫かもしれませんが。

 私のRobozak(RZ-1)は改造している関係でネジがバカ(ねじ山が壊れる)になってしまい、最近、バックボディフレームを交換しました。ROBO-XEROも小さいネジが多いので、改造やバトルなどを考えている方は注意が必要でしょう。
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    RS306MDの部品購入が可能

     フタバ産業インターネットショップにて、RS306MD関連が「ロボット」(カテゴリー)のオプションとして購入できます。当然、RS30Xシリーズのサーボ本体も購入できます。
    BS3354
    ・サーボホーン(BS3354)          :¥472
    ・フリーホーン(BS0168)          :¥472
    ・サーボホーン固定ネジ(BS0532)      :¥189
    ・ギアセット(BS3395)           :¥472
    ・RS30Xシリーズ用ケースセット(BS3396)   :¥472
    ・RS30Xシリーズ用軸付ボトムケース(BS3397) :¥283


    しかし、M1.7のネジ類は他の用途のための16mmまでしかありません。もしかするとケースセットについているのかもしれませんが、未確認です。なお、M1.7で8mm以上長いものはインターネットで探してもみつかりません。したがって、M1.7の長いネジはロボゼロで入手するしか方法がないので注意が必要です。
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      PG-03相当のジャイロモジュールを試作(7)

       まず、ジャイロセンサーを繋がないでPICマイコン単独での測定データをまとめてみました。まだ、改良の余地があり、アナログ電圧が大きい時にオーバーフローしているのがわかりました。この現象が実際に何が起こりうるか判らないので、センサーを繋いで確認する必要がある。
      単体でのデータ表

      試作品+センサー
       次に、ジャイロセンサーを取り外しが可能なようにコネクターで繋いでテストしてみました。バラツキが大きく、ノイズも多くありそうで、実際にRZ-1に繋いで動作tさせてみましたところ、貧乏ゆすりのような振動が多く、今すぐにPG-03を置き換えられる状態ではなかった。
       データを採る場合には、センサーを抜いて、半固定抵抗を接続すれば可動範囲で動作を見ることが出来るようにしたので便利です。

      ジャイロセンサーのアナログ出力電圧が予想に反してバラツキが大きいことがわかった。そのため、マイコンのプログラムもそれぞれのセンサー出力に合わせて微調をおこない、1つはジャイロ静止時の中点電位でバランスするようにしました。さらに、ジャイロ出力のAD値はそのままの値で使用して、補正値は揺れを抑えるために1/2にしました。センサー回路 この回路はムラタの推奨回路ですが、PG-03のようにパルス幅の変換方式ではそのまま使うことは出来ないようです。MR-C3024のアナログポートにジャイロセンサーのアナログ出力をそのまま入力してジャイロ補正ができるといいのですが、流石にMR-C3024のファームウェアなので期待できそうにない。今回の試作はこれで一応終了として、今後は地道にチューニングしてみます。
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        PG-03相当のジャイロモジュールを試作(6)

         今までPG-03相当のジャイロモジュールができないか、いろいろ調べながら試作をしてきたました。しかし、汎用性を重視してきたため、試作のPICでは無理なことがわかった。そこで、諦めないのが技術屋根性というべきでしょうか、RZ-1専用のPG-03相当に仕様をスペックダウンさせれば、できるのではと考えて閃きました。
         即ち、MR-C3024マイコンのジャイロへの入力パルスは一定で1msec(周期16msec)ということなので、PICマイコンでは入力パルスの計測はしないで、同期を取るために入力パルスの立上りを検出するだけにして、出力パルスは設定した遅延時間の後に1msecにジャイロ補正した出力パルスを出すようにプログラムすれば、PIC12F675のマイコンでも処理できそうである。

         当然、ハードウェアはそのままで修正しません。今まで作成していたプログラムもフローチャートの一部を手直して出来そうである。
        フローチャート改
         問題は、各パラメータをいくつにするかは実験を行なわないとわからないが、諦めていた野望に希望の光が見えてきました。まず、遅延時間をいくつに設定すれば、MR-C3024は認識してくれるかを調べてみました。    
        マイコン実験
         1000µsec、900µsec、700µsecでは認識せず、下から200µsecで初めて認識しました。予想的中で遅延時間の設定が必要だったことがわかりました。実測データを採り試行錯誤しながら、結局、450µsecに設定することにしました。仕様もわからず長いトンネルの出口が見えた思いです。

         まだ、ジャイロ素子は繋いでいません。その代わりPIC12F675のアナログ入力には、VR10KΩを繋いで可変できるようして実験しています。見事に、MR-C3024のアナログポート(ジャイロ接続)に繋いでもRZ-1が凛々しく立ってくれました。PCの画面には、そのマイコンからの出力波形(1msec)をモニターしています。

        RZ-1に搭載実験

         残る課題は、ジャイロ基板との接続とPIC12F675マイコンの小型化(SOP)で、プリント基板を製作しなければならないのと、厄介な問題がMR-C3024からのGNDにノイズが載っているのでその対策をどのようにするかがあります。マイコンの小型化を考慮しながらジャイロを早く繋ぎたいです。
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          HSR-8498HBサーボを修理

           RZ-1をバラバラにして改修したことにより、ジャイロが効かなくなったり、モーションの途中で動作が変になったり、とトラブルが多発しました。どうも痛んでいた配線が断線したことがトラブルの原因で修理することになりました。以前から危なそうな箇所は絶縁テープを巻いていましたが、根本対策が必要な時期に来たようです。

          (1)ジャイロは2つうち1つでも異常だと両方とも動作しなくなるようで、モーションプログラムでジャイロのパスル幅の値をPEEKコマンドで調べ、LCDに表示しながらジャイロの状態を見てわかりました。結局、ジャイロ出力のケーブルのどこかで断線していました。
          (2)モーションの途中で動作が変になるので、モーションのどの箇所かまたどのサーボか調べたら、サーボがニュートラルになることがわかり、配線のルーズコンタクト(切れ掛かった断線)が原因でした。

           そこで、サーボの修理です。すでに動作不良で交換したサーボもあるので、この際、まとめて修理することにしました。半田吸い取りだけは購入して、以前に分解はしているので手順はわかっており、素早く修理できました。

          左の写真は、HSR-8498HBの基板とモーターとの半田を取り去り、基板を外した状態

          手順1:基板とモータを半田付けしている3箇所の半田を半田吸い取りで、完全に取り除く。
          手順2:基板を取り出す。簡単に取り出せない場合は、まだ半田が残っています。
          手順3:ケーブルの半田付けを半田吸い取りで取り除く。
          手順4:半田コテを当ててケーブルを抜く。穴が開いていることを確認する。
          手順5:ケーブルにあるゴムパッキンを取って、新しいケーブルに通す。
          手順6:ケーブルを被覆を2mm程度剥いて、銅線を出す。
          手順7:ケーブルをVcc、GND、Signalを間違えないように半田付けする。
          手順8:配線を元通りに収める基板を元の位置に戻す。
          手順9:基板とモータの接続箇所の3箇所を半田付けをする。
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            PG-03相当のジャイロモジュールを試作(5)

             PG-03相当のジャイロモジュールの試作に取り組んできました。PG-03の仕様もまったくわからず、単純にパルス幅をジャイロ補正すればいいだろうというぐらいの発想で試作をしてみました。
             しかし、ここに来ていきずまり、もう一度PG-03をいろいろインターネットで調べてみたところ、PG-03では基準パルスを入力した後、PG-03からは基準パルスの入力が終わる前から、ある程度の遅延があってから補正パルスの出力が始まるということがわかりました。MR-C3024ではパルス幅だけでなく、どうもこの遅延も計測している可能性があると推測されます。以下に、判り易くPG-03の出力波形を図にしてみました。

            PG-03の出力波形 パルス幅が100μsec長くなると遅延が50μsec短くなっているようです。この遅延時間がどうも影響していて、試作ではこのことを考慮しておらず、パルス幅と周期だけを合わせ込んだだけだったので、MR-C3024で認識してもらえなかったかと思います。

             従って、PIC12F675で試作したものはパルス波形を計測してからその計測値にジャイロの補正をかけているようにしたため、計測途中で出力波形を出すことは出来ないことがわかりました。これで暗中模索でしたが原因がわかりました。結論として簡単なデジタル処理では対処できず、アナログ回路特有の同時処理をしているのでPG-03と同じタイミングで出力波形を出すことが出来ない。今回の試作はこれにて終了とします。 


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              RZ-1の首用サーボを交換+α

               RS306MDのサーボを入手しましたので、RZ-1の大改修を行いました。RZ-1の首を左右に振るためのサーボはHSR-8498HBを使っていたため重かったので、軽いRS306MDに交換します。序に、RZ-1のバック・ボディフレームで一部ネジ山が壊れたので、すでに購入してあった予備部品と交換します。首用のサーボが小さくなったため、フロント・ボディフレームも凸型のフレームである必要がなく、バック・ボディフレームに交換した方がスペースができるのですが今回は行いませんでした。そのうち、ボディフレームの自作するかもしれない?

               バック・ボディフレームを交換するだけでも、RZ-1はバラバラに解体されて、マイコンボードまで外して、映画に出てくるロボットが壊された状態と思えるような惨状になってしまった(余りの酷さに写真を消去)。ケーブルを通すスペースも空いたことから、前面側から配線は全て胴体の中を通過させてすっきりさせました。

               トップ・フレームを加工してRS306MDを搭載
              トップ・フレーム加工 やっとここから本題で、サーボ交換するには取り付け穴の変更をしなければならないが、写真のようにできる限り少ない加工で済ませた。サーボの位置は後ろ側の穴に合わせて、前側に新たに穴を開けた。

               但し、RS306MDのネジが短くフレーム2枚を一緒に留められないので、1枚目にサーボを固定して、トップ・ボディフレームにはそのネジを隠すようにに小さめ穴でさらう程度にしました。そのため、トップ・ボディフレームにはネジの頭が見えず隠れており、すっきりしました。その代わり見えないところに、バック・ボディフレームを固定するネジを新たに設けて、強度の劣化を防止しました。

              RZ-1の首改良 サーボの位置を後ろ側にずらしたので、軸が出る穴を少し拡張させました。以前より頭部が少し後ろ側に移動したので、バランスも良い方に改善したのではないかと思います。RZ-1の首の辺りが少し涼しそうである。

               ロボットの首はやはり短い方がいいようです。


               RS306MDはPWM方式を自動認識して動作するため、首部のサーボの交換ではモーションの変更はまったく必要がなく、今までモーションがそのまま使用できました。RZ-1の首を動作させると今までよりも軽く小さい動作音なので、なかなかいい感じで大満足である。

              【追記】
               ROBOZAKのHSR-8498HB用のサーボホーンを流用しましたが、サーボ軸のサイズがRS306MDとは微妙に違いますので、強引にネジ止めするか摺り合わせ加工をしなければならないので、自己責任で実施してください。
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                RZ-1のハンドの小型化/軽量化(3)

                HB ロボゼロ03号でRS306MD-DCというサーボが入手できたので、早速、RZ-1の改良しているハンドに試しに装着してみました。

                 ハンドの小型化/軽量化で一番軽量な装着例(A)
                RZ-1ハンド改A
                 従来のハンドを外して従来のサーボHSR8498HBと今回のRS306MDとは背中合わせで、最小クランク形状の部品で接続します。かなり頑丈で軽量なサーボなのでこれでも十分です。写真は、仮に実装してみた所です。サーボホーンとフリーホーンを装着して、製作してハンドの寸法は問題なく整合できました。RS306MDでホーンに付けるネジがないので狩のネジ止めにしてあります。

                重さの比較
                ・従来のハンド:92g
                ・今回のハンド:48g
                 片手で44gも軽くなり、両手で88gで首も交換すれば、RZ-1の上半身で100g以上も軽量化(ダイエット)できて、動作でフラツキを小さく出来て、モーション作成が楽になります。


                 改造したハンド部分の表側と裏側です。
                RZ-1ハンド改A表RZ-1ハンド改A裏
                 裏側はRS306MD特有の処理が必要で、フリーホーンと同じよう切込みを入れました。また、接続部品もサーボの形状に合わせて追加の加工をしました。

                 ハンドの小型化/軽量化で一部カバーを装着例(B)
                RZ-1ハンド改B 上記の搭載例(A)にクランク形状の部分を隠す飾り部品ををつけてみました。要らなくなったカニ型グリッパーを切断して製作した部品なので、色合いに統一感があります。

                 サーボ違いが目立たなくなり、軽量化で最小限の部品ということでこのようにしました。

                 ハンドを閉じた状態(グー:ちょっと指が伸びた感じ)と開いた状態(パー:蛇が口を開けたような感じ)で、チョキができない。
                RZ-1ハンド改BRZ-1ハンド改B

                 さらに、肩から手まで全てRS306MDにすればもっと軽くなると思いますが、投資額が大きくなります。また、腕にサーボを一軸増やすともっと面白いかもしれません。

                 左右のハンドで新旧のハンドの比較です。但し、改造中のため電源を入れていません。なお、今回のRS306MD-DCというのはケーブルの長さが12cmしかなく、まだハンドには使えません。そのため、首のサーボ交換に使いますが、これが大変で、RZ-1がバラバラになります。
                新旧比較

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                  ROBO XERO(ロボゼロ)03号

                  ロボゼロ03号 3/1にロボゼロ03号が発売されました。今回はサーボが提供される号です。このサーボを使って、早速、いろいろな現物合わせや動作確認をしてみました。

                   ロボゼロ(ROBOXERO)の表紙はROBOZAKと違いポーズが毎号変わりますね。今回はロボゼロ専用キャリーBOXの応募ボはがきがあります。直送定期購読者には70号送付時に自動的に送られてくるので不要です。

                   今回はロボゼロの組立はありません。


                  03号の部品 03号のパーツ
                  ・サーボモータRS306MD-DC(ケーブル=120mm)
                  ・テストボード用バッテリボックス

                   サーボモータテストボードに接続してテストを実施しました。可動範囲が広く±140度の角度まで動き、電源を切るまで繰り返しています。
                  P4に注意事項があり、144度の範囲を超えると安全装置が働いて動かなくなるので、その場合には手で0度の原点前後に戻してあげれば直るそうです。

                   テストボードの出力波形を観測してみました。PWM方式で出力しているだけのようです。周期は標準よりもかなり短く、パルス幅は可動範囲が広いので標準よりも広いようです。
                    周期:5mse  パルス幅:2.2msec       周期:5msec  パルス幅:057msec
                  テストボードの波形1テストボードの波形2
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                    PG-03相当のジャイロモジュールを試作(4)

                     RZ-1のMR-C3024のSRAMに書き込まれているパルス幅の値を読み出します。ジャイロの入力にAD(0)とAD(1)、ジャイロの出力からAD(4)とAD(5)に繋いでおいて、roboBASICのPEEKコマンドを使ってRZ-1に取り込まれたパルス幅の値を調べてみました。

                    モーションプログラムに次の2行を追加して
                    '---- PULSE VALUE ----
                    A=PEEK(&H530)
                    B=PEEK(&H531)
                    '--------------------
                    それぞれをRZ-1に内蔵させたLCDに表示させました。

                    PEEK初期 ジャイロを繋がない時の初期値。
                    X方向:44
                    Y方向:56


                    PEEK_GP-03 ジャイロを繋いだ時の測定値。
                    X方向:41
                    Y方向:43


                     試作品を繋いでも初期設定のままですから、パルスを認識できていないことが判ります。PG-03に合わせて出力波形に約0.5msecの遅延をかけてみましたが、値は変化しませんでした。何が違うのか悩みますね。
                     ちゃんとしたオシロスコープがないのですが、フリーソフトでMR-C3024の出力波形を見てるとどうも周期を可変させているようにも見えますが、詳細はわかりません。それでも試作品は入力波形に同期させていますので、問題ないのですが。。。。

                    【追記】
                     roboBASICのPOKEコマンドは0〜255までしかSRAMに書き込めないようなのでパルス幅を直接書き込めないようです。
                    RZ-1 PEEK表示
                     RZ-1のプログラムでGYROをOFFにした場合には、SRAMのパルス幅の初期値『044』が表示されました。

                     また、プログラムではGYROをONにして未接続にしたり、異常があるとSRAMのパルス幅は『112』と表示されました。


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                      カレンダ

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