MG995脱力改造その２

MG995を脱力させる試みの続き。

マイコンを追加してPWM信号を監視させ、規定外パルスであれば、MG995のマイコンをリセットするか電源をOFFにすることを考えてみます。
※MG995のマイコンがPIC12F675であると仮定しています。
（2007.5.5追記：使われているマイコンですが、その後の平野さんの調査でPIC12Cxxx系のものであるとのことでした。）

残念ながらリセットピンはIOとして使われており、PWM信号の取り込みに使われているので使えなさそう。
これが使えれば非常に楽っぽかったのですが。

であれば電源OFFの方向で考えてみます。

使用するのは手持ちのATTiny26L。

最初に考えたのはATTiny26LのIOの出力そのものをPIC12F675の電源とする方法。
消費電流は問題ないのでいけるかなと思いましたが、うまくいきません。

ATTiny26Lを3.3Vで動かした場合、IOの出力は2.6V程度しか出ていませんでした。
PIC12F675は低クロックなら2.0Vから動くはずですが、8MHz動作ではこれでは足りないようです。

仕方ないのでFETなんかを使ってハイサイドスイッチを組むことにしました。
PchのFETを使うことまでは分かりました。

しかし前述の通り、2.6VしかないATTiny26Lの出力ではゲートにするには不十分です。
このままゲートに入れてもOFF時も半開きになってしまいます。

調べてみたらトランジスタで増幅したり、バッファ組んだりしてたりしてる事例がありましたが、手持ちの部材では足りません。（発注するのも時間かかるし。）

しばらく行き詰っていましたが、見つけました。
バーニング宮田さんの「FETによるモータドライバの作成」のHブリッジのハイ側の回路がジャストミートです。

これでFETの使い方が分かりました。
宮田さんの解説が一番分かりやすかったです。

PchとNchの２つのFETが必要ですが、あります。ありますよ。　焼損したMG995基板に無事なFETが！

とうわけでマイコン周りの回路図はこんな感じです。
←クリックで拡大

ソースはこちら"MG995MOD1.asm"
パルス幅の範囲が0.6～2.4ms以外の状態が50ms以上続くと電源をオフするようにしてみました。

で、とりあえずブレッドボード上で実験してみました。

配線はぐちゃぐちゃです。

一応うまくいっているようですが、なんだか電源が4.8Vの時は動作が不安定です。リポ繋いで7.4Vだと快調ですが．．．

MG995脱力改造その１

以前書いたMG995の欠点②の脱力が出来ない件。

MG995は一度PWMを受け取ると、その後PWMを切っても電源を切るまで脱力されません。
ロボットに使用する場合、脱力が出来ないと事故の元となるのでこのままでは使いにくいです。
なので、何とか脱力で着ないかと考えてみます。

いくつか方法を考えてみると、
①基板を別のサーボのものに取り替える
②PWM監視用のマイコンを追加し、規定外パルスで外部からMG995のマイコンをリセットまたは電源OFFしてやる
③MG995のマイコン（恐らくPIC12F675）のプログラムを解析し、書き換える
くらいかな。

①これは簡単。ただし基板が無傷のサーボが生贄として必要。

②はまあやれそうかな。でも、MG995のマイコンがPIC12F675だと仮定すると、リセットピン（MCLR）はI/OピンGP3と共用で、PWMの取り込みに使われています。　なので電源OFFの方向で。

③は最も理想的な形ですが、私はPICを知らないのでやりにくいですね。時間かかりそうだし、ライタもないし。
　調べてみたらPICてAVRみたいに実装書き込みできないのね。これはめんどくさい。
　これがやれれば一番すっきりするのですが。

まずは最も手っ取り早い方法で、制御基板を変えてみます。
週刊ロボザックのHSR-8498HBの基板をつけてみた。
HSR-8498HB基板はモータに直接ハンダ付けされる前提のレイアウトであるため、MG995の物よりかなり大きい。
そのためケースに入りきらない．．．

ま、とりあえず動かしてみた。→ムービー(wmv/136kb)

昔、MG995を初めて買ったときの評価で「目標角度から必ず行き過ぎて振動し、収束するような動き。（オーバーシュート気味）」と書いた件は、HSR-8498HBに基板を交換してもやはりその通り。

HSR-8498HB自体はそんなことはないため、この問題は恐らく、重たい真鍮ギアとモータコアの慣性による物と思われます。

肝心の脱力は当然出来るようになりました。
HMI対応のおまけ付き。

ただ、ケースに入りきらないのが難点。orz。

新型MG995分解

新型MG995分解してみました。
上が従来型（2005年12月購入）、下が新型。
新型の方は部品固定用の半透明のホットボンドを除去した後です。

基板自体は変わっていないようですが、電源関連部品（レギュレータ、コンデンサ）に変更があるようです。

そんな事はともかく、新型ブラボー！
隠蔽処理の黒い樹脂コーティングが無くなっています。
マイコン表面は隠蔽のため型番などは削り取られていますが、電源、クロック、信号入出力(PWM入力,FETドライブx2)、AD変換のピンレイアウトから推測すると、その配置はPIC12F675と一致するようです。
これだけでも新型を買った甲斐がありました！

マイコンはこんな具合に結線されています。

クロックは8MHzのセラロックです。

あとはPICのえらい人に．．．（他力本願）

裏面です。
FETが並んでます。
型番は削り取られているため、変更されたのかどうかは分かりません。

モータは従来通りRF130CH互換品のようです。
ということでやっぱりコアレスじゃありません。

構成部品からは、値上げの要素としてはFETが高性能品に変わっている可能性があることくらいでしょうか。しかし数百円も上がるとは思えませんしね。

---2007.5.5追記
使われているマイコンですが、その後の平野さんの調査でPIC12Cxxx系のものであるとのことでした。

新型MG995

中国TowerPro製サーボMG995、実は１月出荷分から改良され、大幅に性能向上しているらしいということで、前回MG995を購入したHOBBYNETに発注していた物が今日届いた。

つい先日までは新ロットでも価格据置だったそうだが、気が付いたのが遅く、値上げ（\2,000→\2,380）後の発注となってしまった。
まだMG995を従来価格で販売しているところもあるようだが、新型かどうかがはっきりしなかった。
また、ヤフオクでも新型MG995はもっと安く多数（といってもIDは数名）出ているようだが、ヤフオク利用料が有料化されてから登録を更新していないため、結局こちらでの購入となった次第。

ラベルにあるスペックは以下の通り。
重量：57g　トルク：10.0kg/cm(4.8V) (原文まま。トルクの単位は kg・cmが正しい。)
速度：0.20sec/60 degrees(4.8V)
対応電流：4.8V～7.2V
定価\7,140(税込)

こちらが資料として置いておいた従来版のパッケージを切り抜いた物。
重量：55g　トルク：11.0kg/cm(6.0V) (原文まま。トルクの単位は kg・cmが正しい。)
速度：0.20sec/60 degrees(6.0V)
対応電流：4.8V～7.2V
定価\6,000(税込)

若干重量が増加しているようだ。
定価は．．．まあ飾りだな。
また、トルク、速度の基準電圧が従来6.0Vだったのが4.8Vとなっている。
6V換算なら計算上は従来版より性能が向上しているようだ。
外見上の違いは、ケーブルの色が従来"白赤黒"だったのが、"橙赤茶"となっている。私はこちらの方が好み。
あとはラベルがちょっとちが．．．ん！

コ、コアレスだとぉ！
旧型で一度は決着のついたMG995コアレス論争再燃か！？

しかしこれについては既に、ヤフオクで出品している方がTowerProに確認したところ、今までにこのシリーズ（ＭＧ995、ＭＧ945）でコアレス モーターを搭載して発売したことは無いとのこと。
分解確認されている方もいらっしゃいました。

というわけでラベルが誤表記。　コアードで間違いないようです。
誤表記というか、ロゴ等のフォントも明らかに違う．．．もしかしてよく言えばレプリカ？　中国だし．．．
しかし、メーカオフィシャルサイトを見てもTowerProのロゴの書体には統一性がない。
『ブランドロゴ』というものに対して我々の持っているイメージとは違うようだ。

ざっと動かして確認してみた。
先日書いた致命的な欠点②の脱力出来ない件はこの新型でも直っていないようでした。

少しだけ期待していたのですが。

甲子園行ってきました

HIROMUと甲子園に行ってきました。

学習机改造２

HIROMUの学習机改造その２。　引き出しの改造。

AYUMU（１歳３ヶ月）が引き出しを開けて中の物を片っ端から引っ張り出してしまうため、HIROMUはちゃんと片付けても引っ張り出されるのでイライラしている。

AYUMUに言っても理解してくれるような歳でもないため、引き出しに物理的にHIROMUは開けられるがAYUMUには無理というような仕掛けを施すことにする。

引き出しの幼児のイタズラ防止グッズというのは市販されているのだが、残念ながら引き出しの寸法要件（ここの空間がXXセンチ以上とか、ここの厚みがXXセンチ以下とか）により、HIROMUの引き出しにつけられそうな物は無かった。

無いなら作るしかなかろう。

一応買っておいた Interface 2007年5月号付録のV850（NECの32ビットRISCプロセッサ）とセンサとサーボを使った電子の要塞化計画とかもふと脳裏をよぎったが、さすがにやめておくことにする。
（去年の付録のSH2やトラ技付録のH8やR15、あとAVRがいくつかあったりするが．．．）

というわけで早速設計。もちろんローテク路線で。

これが引き出しを側面から見たところ。
閉まっている状態。

数センチ引っ張り出したところ。

フックが引っかかってこれ以上開かない。

フックを指で上げる。

これで完全に引き出せる。

閉めていくと、上の傾斜に沿ってフックが下りる。

閉まった状態。

分かりますよね。

部品を切り出す。

材料はもちろんMDF材。

壁面に三角形の部品を瞬間接着剤で貼る。

MDFと瞬間接着剤は非常に相性がよく、強力に接着できる。

ロボ作成時も接着は瞬間接着剤です。

引き出しにフックを取り付ける。

実際に使ってみる。

少し開けるとフックが引っかかりこれ以上開かない。

フックを上げるとロック解除

開きます。

フック形状を改良。

付けてみる。

この方が使いやすいね。

必要以上に上がらないようにもなるし。

AYUMUに対しての効力は今のところ完璧。
この仕組みを見破ったなら、その成長を喜びましょう。　　まあ月のモノリスみたいなもんです。

その頃には言って聞かせることも出来ましょう。

MG995の改造

中国TowerPro社のサーボMG995。
　・安い！（約\2,000）
　・ハイトルク！ （10kg・cm(6.0V)）
　・メタルギア！（初期型からずいぶん精度が上がったみたいだし）
　・デジタル！
といい事ずくめのようですが、これまでヒロムロボの胴体ヨー軸に使ってみて私が致命的と感じる欠点が２つあります。

①ケースが弱い
②脱力できない

まず１点目のケースが弱い件。
ケースのプラスチック自体が弱いです。

これはGWS（台湾）のサーボにも言える事ですが、カッターやコッピングソーで切削するときの感触もJRのような国内メーカ品とは明らかに違います。
（ロボ始めてからずっと激安路線なので、これまで主力がGWSで一部JRくらいしか使ったことがないです．．．そのためKOとかは分かりません．．．ロボ野郎には珍しいですね．．．）

MG995ではケースの強度に不釣合いとも思えるトルクに加え、メタルギアであるため（ギアが欠けないので力が他に逃げない）にアッパーケースの軸受けがあっさり破損します。
こうなると動きが渋くなったりギアがロックされたりして焼損まで一直線です。

この問題は国内メーカのさらに強大なトルクを持つサーボでも宿命的なものなのですが、MG995だと4.8V運用のヒロムロボでもこんな感じです。
まあ、これはトルクに負けたというより衝撃でそうなった可能性が高いような気もしますが。

最近の国内メーカのロボット用と銘打ったハイトルク品ではこの部分にメタルを使用して強度を上げていますが、激安サーボにそんなことは望むべくもありません。

そこで、Dr.GIYさんが第4回ROBO-ONE Technical Conferenceで「ヨコヅナグレート不知火のモーター改造テクニック」として紹介してくださっている軸受け強化策をやってみます。

メタル軸受けを持つサーボがメーカから発売されたのはこの後だったと思うので、RCやホビーロボ用サーボとしてはDr.GIYさんのこれが多分初出ですね。

材料はGIYさんは真ちゅう製のフランジ付きブッシュを使用しているようですが、加工のしやすさと入手製から、ホームセンターで売っている4mm径のアルミ棒を使いました。

中心に1.5mmの穴を開けます。
しかしシャフトが入りにくかったので後で若干広げました。 1.6mmの方がよかったかもしれません．．．

GIYさんの例では中央の軸受けだけでしたが、MG995ではもう１箇所も破損する例があったのでこちらも改修しました。

はめ込んだ後、瞬間接着剤で止めてあります。フランジ無しなのがちょっと心配ですが．．．


組み立てるとこんな感じになります。

もう一つの欠点、脱力出来ない件はまた。

ちょっと心配

昨晩はONOの電脳壁新聞の不定期日記の更新がなかった。
私の知る限り１日も欠けたことがなかっただけにちょっと心配。

．．．てなことを書くとそれがプレッシャーになっちゃうのかもしれませんが。

胴ピッチ軸追加

MkII化するにあたって一番最初に考えてたのですが、手間がかかりそうなのとデザイン的に苦しそうな気がしたので後回しにしたまますっかり忘れてました。


胴にピッチ軸の追加です。

構造上、ピッチ軸は胸部にしか仕込めないため、胸が間延びするとかっこ悪くなっちゃうかなと思ってましたが、やってみると杞憂でした。

元々胸部の高さが小さかったので、より人間的なプロポーションに近づいた感じです。

これでヒロムロボもやっとお辞儀が出来るようになります。　なんか「押忍」って感じですが．．．

またこの結果、背部のスペースがかなり広がったのでバッテリは足から背中に移してもいいかもしれません。

昨日触れていたカトキ立ちですが、参考までにこちらの研究など。
全体のバランスにもよりますが、脚の開きは３７度が萌えなのだそうです。
イベントエントリ用の写真など撮る際に参考にされてはいかがでしょうか。

デザインはおよそ完了

味気なかった脚のデザインも変更。
さらに"マーク２度"ＵＰ！

（ついでに若干稼動範囲拡大。）


これでおよそデザインは完了かな。

カトキ立ち風の姿勢で。

全周はこんな感じになります→ムービー（wmv 428kb）

元々はデザインは二の次だったヒロムロボもなんか妙にカッコよくなっちゃった。

初期型 ROBO-ONE10th仕様スーパーヒロムロボ

補強やら肉抜きやら

さすがに重そうなので肉抜きしてみました。
あと、補強も。

また、前後重量バランスの変更に伴い、膝部リンク位置をオフセットして対応。

ウイングの役目はスタイル的なものよりむしろ、ヒロムロボの弱点である仰向け起き上がりの支援のためとペイロードスペースの確保のためです。

このへんがMkII

とりあえずウイング付けたら"マークツー"って感じ。

リアビュー。

結構カッチョイイ。

採用？

Say, MkII

ロボファイト５へのエントリマシンは"HR mkII"。　即ちヒロムロボマーク２。

ヒロムロボのアイデンティティである、胴体ロール軸のクロスボーンリンクと脚パッシブロールは当然引き継ぐ予定。

画像はヒロムロボ（ハイレッグ仕様，バスターランチャー装備）を少しいじった物。
まだほとんど変化ありません。

脚ピッチ軸サーボを強化するためにMicroMGから週刊ロボザックのHSR-8498HBに変えてCAD引いてみたけど、でかすぎてデザイン的にバランス悪いので却下。

今のやつもある程度最適化が進んでいるために既成デザインから抜けるのにはエネルギーが必要だ。

■備忘録■AT90S2313をAVRISPmkIIで使えるようにする

AVRISPmkII非対応の旧デバイスAT90S2313をAVRISPmkIIで使えるようにします。

C:\Program Files\Atmel\AVR Tools\Partdescriptionfiles
（AVRStudio4のインストール先がデフォルトのままの場合）
にある AT90S2313.xml を開きます。
このファイルの最後の方、
------------------------
　　　　　　：
　　　　</STK500_2>
　　</ICE_SETTINGS>
</AVRPART>
------------------------
となっているところを
------------------------
　　　　　　：
　　　　</STK500_2>
　　　　<AVRISPmkII/>
　　</ICE_SETTINGS>
</AVRPART>
------------------------
とします。　（"<AVRISPmkII/>"を追加。）拡大

これでめでたく AVRStudio4 - AVRISPmkII -AT90S2313の組み合わせで使用できます。

読み・書きとも問題なく動くことを確認しました。

ただしAT90S2313の場合、ヒューズビットやロックビット変更はパラレルライタが必要で、ISPは使えませんので注意。
（AT90S2313の場合はあまり使わないと思いますが、AT90S1200等を同様にして対応させてもクロック元の内部/外部切り替えの設定変更は出来ないと思います。）


■背景■
これまではizCOREに使用しているAVRマイコンの書き込みには、パラレルポート直結の自作プログラマ（ライタ）を使用していましたが、現在のメインＰＣ（DELLノート）にはパラレルポートがありません。

残念ながらこの手のレガシーポートを直駆動するタイプのアプリケーションはUSBからの変換などでは動かないことが多く、仕方なく旧デスクトップが巨大なマイコン書き込み機として残っていました。

USBでも利用できるプログラマとして、自作事例やキット等もあるのですが、この際なのでATMELの純正プログラマ AVRISPmkIIを購入してみました。

しかし、残念なことにAVRISPmkIIでは現行izCOREで使用しているAT90S2313のような旧デバイス(名前にTinyとかMegaとかついてないやつ)はサポート対象外です。

このこと自体は購入前から分かっていたことなのですが、この『サポート対象外』は「サポートしないけど繋げば動くんじゃないかなぁ」くらいに楽観的に考えて購入しました。

で、試しに繋いでAVRStudio4からAVRISPmkIIでAT90S2313に書き込もうとしてみましたが、ホントに動きません．．．○|￣|＿

いや、今後AT90S2313使わなければいいのですが、現izCORE等、まだまだウチでは現役です。
（秋月で安かったのでスペアにいっぱい買っちゃいました。）

このままでは旧デスクトップも相変わらず書き込み機として現役続投させる必要があります。　困りましたね。
ってことで調べてみました。

ネタ元は2chのAVRマイコン総合スレです。

学習机改造

椅子に続いてHIROMUの学習机改造。
これが改造前。
未改造での天板の高さ設定（３段階）では最も低くして約65cm。
「JIS S 1021:2004 学校用家具－教室用机・いす」によるとこの高さは４号程度で身長150cmあたりがターゲット。
多くのメーカで作られている天板の高さが変えられないタイプの学習机では概ね76cmが標準。　前述の「JIS S 1021:2004」規格だと６号にあたる。
この高さでちょうどいい身長は175cmくらい。
売り場に並んでいるやつに座ってみると、私（身長168cm）でも高すぎるくらい。

オフィス向けの事務机でも天板高さ70cm程度だから、普通の小学生用の学習机は馬鹿げているほど高い。

都合、足置き付きの椅子の座面を挙げて対応することになる。
それも、安物の事務椅子みたいなやつで座面を上げるもんだから不安定極まりない。

これが、大多数の「子供から大人まで長～く使える」学習机の正体。
学習机を利用するであろう多くの期間をいすの高さを上げる事で調整させ、不安定な状態で使用させるのが標準的な使用方法なのである。

実際、「小学生に最適」なレンジで高さ調整ができる学習机が無いんだよねほとんど。

なので当然、親の義務として改造が必要なのである。　このあたりが父ちゃんの腕の見せ所だ。
そのために構造が最もシンプルでカスタマイズしやすそうなニトリのこのタイプ(NJT-SX)をチョイス。

赤矢印のところあたりに溝を彫ってやり、そこに天板をはめるようにする。

で、完成。
これで天板高さ55cm。
HIROMUに座らせてみるとちょっと高かったかも。　あと2,3cmほど下げてやってもよかったかな。

20歳の日本人の平均身長は男性171cm,女性158cm程とのこと。
分布に関しては有用なデータを見つけられなかったが、男女合わせて175cmに達する比率はそれほど多くないと思われる。
にもかかわらず、それだけの高さの机を小学校の入学前に買わせるのはやはりおかしいと思う。
確かに「使える」かもしれないが、「使いやすい」とは言い難い。

退職届

出しました。　４月末で今の会社辞めます。
チキンレースもそろそろ降りますよ。　ＧＷ明けたら果たして何人残ってるのやら。

会社の退職届の所定フォーマットの理由欄には「理由（具体的に）」とか書いてたので、いろいろ書きました。
「一身上の都合」なんて書かねぇよ。

次の仕事が決まってるわけではないので晴れて５月から職業「無職」かな。
なんかちょっと脱力状態なのでゆっくり考えます。

カブロボでファンドマネージャでも目指すか？
時間ならありそうだし。

椅子改造

エイプリルフールだけど本当の話

HIROMUの学習机改造計画第１弾

昨日からカミさんの妹ファミリーが泊まりに来てました。
今日の夕方頃に帰って行ったのですが、カミさん、HIROMU、AYUMUも車に同乗してそのまま実家へ。
帰ってくるのは７日か８日あたり。

チビたちがいなくなったので手始めに椅子を改造。
これが標準状態。
多くの学習机は天板が高い位置で固定なので、基本的に小さい子ほど椅子の座面と足載せを上げていくこととなる。

構造上、座面を下げた場合、座面が前にせり出すため背もたれが遠くなっていく。
これは大きくなるにつれ座面を下げる（背もたれも遠くに）ということで通常の使用では理にかなっているのだが、小さい子用に座面を下げるという場合、背もたれが届かなくなるうえ、重心が椅子の前の方にかかりすぎて不安定となる。
まあ、ノーマルのまま最大限下げたとしても足は床に届かないので、そのままでは使えません。

今回はこれを解決するために赤丸の位置に穴を開けた。
座面側の後ろの方の穴は既存の物を使う。

完成。　まあこんな感じ。
通常の仕様上で下げられる位置より１０ｃｍほどさらに下げている。
足載せは不要。

これだと実際には背もたれが高すぎるのだが、これはHIROMUが帰ってきてからサイズを合わせてみて背もたれ位置を修正する。

机の改造は電動トリマを使いたいのだが、雨が降ってるので後日。
木屑が大量に出るため屋外で行いたいため。