二足歩行ロボット研修 二足歩行ロボット研修(まえけん編)

二足歩行ロボット研修(まえけん編) その14~システムの設計~

二足歩行ロボット研修

こんにちは。
まえけんです。

前回は足の形が見えてきたので、次は胴体を作っていきたいと思いました。
どんな形にしようかなと悩んでみたところ、搭載物のサイズが確定していないので
何も形が決まらない状態だったのを思い出したため、先にシステムの設計をしていきたいと思います。
(最初にやらないといけないのですが、ざっくり妄想しただけでちゃんと設計していませんでした。)

まず、必要な機能のリストアップです。
・コントローラ(モーション再生)
・コントローラ(画像処理)
・コース検出
・ボール検出
・RS485通信(dynamixcelとの通信)
・dynamixcel用配線、ハブ
・電源出力
・電源保護
・充電機能
・ホットスワップ機能
・電源スイッチ
・電圧監視
・コントローラ用電源生成
・姿勢検出

ホットスワップ機能に関しては長時間のデバック時に
あるととても重宝すると社内で話が上がったので挑戦してみたいと思います。

次に機能を各構成品に割り当てて構成部品としてリストアップしました。
・コントロールボード
・モーション再生
・画像処理
・dynamixcelとの通信ボード
・RS485通信
・電源ボード
・充電機能
・ホットスワップ機能
・電源スイッチ
・電圧監視
・コントローラ用電源生成
・バッテリ
・電源出力
・電源保護
・IMU
・姿勢検出
・カメラ
・コース検出
・ボール検出

以上の様な構成にしようかと思います。
それぞれの部品は次のものを使って(もしくは作って)行きます。

・コントロールボード
出場目的のHACで動かすためには、dynamixcelのモーション再生と画像処理が必要です。
扱いなれている機材という事もあり当面はRaspberry Pi 3B(もしくは+)を搭載するつもりで設計をしていこうと思います。
計算速度が足りなくなったらスペックの高いものに置き換えるかもしれません。

・dynamixcel通信ボード
コントロールボードがRaspberry Pi 3のためUSB接続可能なU2D2を使用します。
社内でもよく使用しているため問題なく運用できると思います。

・電源ボード
ここは機能をたくさん入れたいので、自作する予定です。
足の左右、腕の左右、頭の計5系統に配線を伸ばすハブ機能。
電源とU2D2からのシリアル信号を統合するコネクタ。
充電機能や外部電源を用いたホットスワップ機能、電圧表示計取り付け
Raspberrypi用5V電源の生成などです。

・バッテリ
ROBOTIS社の3セルLiPoバッテリを使用する予定です。
保護回路も内臓されているので安心です。

・IMU
IMUはUSB出力9軸IMUセンサモジュールを使用する予定です。
USB接続で簡単に姿勢が取れるのでちょっとした実験などで社内でも重宝してます。

・カメラ
Intel RealSense Depth Camera D435を使用予定です。
Depthも取れるため、ボール検出の時などで距離計測が簡単になるかなと思い選びました。

部品の選定が出来たので、次回は電源ボードの詳細を詰めていきたいと思います。

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