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2010年12月27日 (月)

SI2010終了

12/25(土)は、東北大で開催されているSI2010で発表してきました。今年もろくに走れなかったので、恥をかきに行ったようなもんです。

発表では、ロボット開発が間に合わなかった理由として、開発の進捗管理などが全然できていなかったことを挙げました。油田先生から開発にどれくらい時間を使ったかというご質問がありましたが、そもそもマネジメントができていないのでそれが全然把握わからない。これ、仕事ではちゃんと何にどれくらい時間を使ったか記録しているので、自分の生産性とかも把握しています。でも、自宅でやる趣味のロボット開発ではやっていなかった。

ということで、来年度はつくばチャレンジには参加できないと思いますが、これから自宅で勉強するにしてもロボット開発するにしても、作業ログをとるようにして進捗管理ができるようにしたいと思います。

2010年12月23日 (木)

SI2010の発表準備

先週の日曜日、というか実際には月曜日の午前4時くらいにつくばチャレンジの参加レポートを提出して、現在、今週末のSI2010の発表用スライドを作っています。発表内容は予行原稿と全然関係なくなってます。

発表内容は今年度の反省的なことするつもりなのですが、次回はこうします、という下りをどうしようか迷っています。というのは、まだ決まったわけではないのですが、仕事の都合上、来年度はつくばチャレンジに参加できなくなりそうだからです。考えようによっては来年一年間じっくり仕込みができるとも言えるわけですが、再来年はつくばチャレンジ自体が無くなっていると思うので、仕込んでも出す先が無くなりそうなわけです。

再来年、つくばチャレンジが今とは形を変えて続けられる可能性はあるとしても、マイクロマウス、ETロボコン、知能ロボコン、マイコンカーラリー、ロボットグランプリのロボットランサーとか大道芸とか、いろいろやってみたいことはあります。

そんな感じで、これからどうしようかな~と迷っています。

2010年12月17日 (金)

やっぱりPWMの周波数は関係ありそう

かなり追い込まれぎみなので、21:30に残業を終わりにして帰ってきてから今日はモータドライバの波形計測をしてみました。前回はTA8440Hを使って実験用の回路を作ったのですが、TA8440H自体が大きな電流を流せないためあまり意味の無い実験結果だったかもしれません。ということで、今回はロボットに使っている回路そのもので実験しました。

ん~、やっぱりPWMの周期はモータのトルクに効いてます。具体的にはf=10KHzのときがもっともトルクが太くて、20KHz、50KHz、100KHzと周波数が上がるにつれてトルクが細くなってしまいました。

何が読み取れるかわかりませんが、念のためDCモータの端子とPower Groundの間の電圧をデジタルオシロで計測した結果画像を載せておきます。

まずは周波数 10KHz、デューティ20%、無負荷。モータは適度に回ります。

F_10k_d_20_noload_2 

続いて周波数 20KHz、デューティ20%、無負荷。すでにモータが回りません。

F_20k_d_20_noload

周波数 20KHz、デューティ50%、無負荷ならモータが回ります。

F_20k_d_50_noload

周波数 20KHz、デューティ80%、無負荷だと、こんな感じになります。

F_20k_d_80_noload

周波数 100KHz、デューティ50%、無負荷だとモータが回りません。

F_100k_d_50_noload

いろいろなパターンを計測してみましたが、波形を見ても私にはなぜ周波数が上がるとモータのトルクが細くなってしまうのか見当がつきません。アドバイスをいただけると幸いです。

私の予想としては、フライホイールダイオードに使っているダイオードが間違って小信号用のものになっているので、そこが原因かなぁと。そう思うのですが、その物的証拠がつかめずにいます。とりあえず、今週末はこのダイオードを3A程度流せるものに付け替えて、再度実験してみる予定です。

2010年12月14日 (火)

師走の忙しさ

12月はなんでこう忙しいのでしょうか。今月は制限時間いっぱいまで残業して帰ってくる日が続いています。帰ってきたら、英語、風呂、寝る。なので、放送大学の講義やつくばチャレンジのテクニカルレポート作成、SI2010の発表資料作成に回す時間を確保できていません。それでも、とりあえず仙台市内の宿だけは予約しました。

仕事が予定通り進んでいないのが一番ストレスの元です。さらに、明日は定時退社日ですが部署の忘年会なので、退社後の作業は期待できません。やるとすれば、今週末の土日と12/23の3日間。ですが、つくばチャレンジのテクニカルレポートの締め切りは12/19なので、ちょっと急がないとまずい。

今日は会社で「年休をちゃんと取りなさい」と上司から言われて、12月~3月までの予定を再確認しつつ年休計画を立てました。スキーの予定、放送大学の期末試験の予定、情報処理技術者試験対策セミナーの予定と、結構スケジュールが詰まっています。3月いっぱいまでこれ以上予定を入れないほうがよさそうです。

ああでも、デートの予定とかなら入れてもいいかな。あくまで希望です。

2010年12月10日 (金)

モータトルク不足の原因はダイオードか?

ずっと未解決のまま引きずっている、DCモータのトルク不足問題。昨日、仕事中に閃いてしまいました。トルク不足の原因は、モータドライバIC(L6203)の1番ピン、3番ピンにつながるダイオードにあるのでないかと。

そう考えたのには次の理由があります。

  • PWMで周波数チョッピングしなければ非常に大きなトルクを得られるので、モータドライバICそのものや、バッテリ、回路上の配線が流せる電流には問題無い。
  • チョッピングをするととたんにトルクが細くなる。
  • 宮田さんROBO-ONEテクニカルカンファレンスの資料のpage 22によると、PWM信号の立下りでコイルに溜まったエネルギを帰還させるルートが無いと、PWMのパルス幅を増やしても電流が増えないとのこと。このひげが出てる波形に見覚えがある。
  • モータドライバをFETで自作している人たちの書いた資料をみると、このようなエネルギをにがすためにショットキーバリアダイオードを入れるらしい。一般的はこのようなダイオードはフライホイールダイオードと呼ばれるらしい。
  • 自分で描いた回路図を見直してみると、確かにモータと並列にダイオードが入っている。でも、設計した時はこれが何のために入っているのか理解しておらず、L6203のデータシートのリファレンスをそのまま真似してダイオードを入れただけだった。
  • このダイオード(1N5401)は3A程度の電流が流せるらしい。どこだかやっぱりFETでモータドライバを自作している人のサイトで、フライホイールダイオードが熱くなるという話が書いてあった。結構電流が流れるようだ。
  • ん!! 今の回路に載っているダイオード、ちょっと小さかったような? 回路図では3Aくらい流せるダイオードを載せるように書いてあるのに、実装してあるダイオードは小信号用になってるぞ!!

そう考えると、今まで発生していた現象を矛盾なく説明できます。

12月いっぱい残業を目いっぱいやる予定なので、なかなかこちらに手が回りません。でも、なんとかこの問題を解決できそうなので、これだけは解決して、SI2010の発表にまにあわせたいと思います。

2010年12月 8日 (水)

モータのトルク不足とPWMのチョッピング周波数は無関係のようだ

今年度のつくばチャレンジが終わってからもう2週間以上たっていますが、まだSI2010の発表資料の作成やテクニカルレポート作成に着手できていません。

昨日は会社から帰った後、DCモータ(Maxon RE35)のトルク測定実験をしてみました。実験の目的は、「PWMのチョッピング周期によってモータのトルクが変わるかどうか試すこと」です。ロボットの制御回路に載せてあるL6203は手元に在庫が無かったので、TA8440Hで簡単な回路を作って実験しました。

結論は日記のタイトル通り、関係無いという結論でした。

電源電圧を10V、PWMのデューティを50%にして周波数を100kHzから1kHzまで振って見ましたが、モータのトルクはほとんど変わりませんでした。ちなみにモータのトルクは、モータの軸に直径4cmのプーリをとりつけ、プーリでタコ糸を巻き取って、バネばかりを引っ張って計測しました。(モータのトルク)=(バネばかりの目盛り)×(プーリ半径)です。デューティ50%では、周波数によらずモータのトルクは 0.5 kgf/cm 程度でした。

しかし、モータのトルクがほとんど変わらなかったのは、使用したモータドライバICがTA8440Hで電流を1A程度しか流せなかったからではないかという疑いもあります。デューティを100%にすると、電流は2A程度流れてモータのトルクも 8 kgf/cm 程度になるのですが、あっという間にモータドライバICが熱くなって回路の保護動作に入ってしまいます。ちなみに、モータを電源に直結した場合、電源電圧10Vで電流は6A程度、モータのトルクは32kgf/cmくらいでした。電源電圧を13.8Vまで上げると、電流は8A程度、モータのトルクは40kgf/cmまで上がりました。これがこのモータが持っている本来のトルクです。

なんだか振り出しに戻った気分です。ファームウェアにPWMの周波数とデューティを変えるテストモードを追加して、もういちど本来の回路でモータのトルクを測り直してみようと思います。

ああでも、今週末は既に予定入ってるな。SI2010の発表は12/25。発表内容をまとめるほうが先かな。

2010年12月 2日 (木)

次の締め切り

今年度のつくばチャレンジのテクニカルレポート。MLで締め切りが12/19(日)という連絡がありました。

ちょうどそのころには、SI2010で発表する内容をまとめてプレゼン資料を作り終えているはずなので、SI2010の発表原稿にするくらいのつもりでテクニカルレポートを作成したいと思います。

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