ステッピングモータを用いた 移動ロボットの制御

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1 ステッピングモータを用いた 移動ロボットの制御
T22R007　　 山岡　由尚

2 背景 ・道路標示をロボットを使い下書きなしで作図で きれば時間短縮や人員削減などの効率化が できる。

3 目的 ・紙に文字の輪郭を作図させる移動ロボットを作成す る。
・ステッピングモータにより、簡単な制御で正確な軌道 が描けるので、駆動源として用いる。

4 構成図 モータドライバ 左ステッピングモータ 左タイヤ H8 マイコン バッテリ×３ モータドライバ 右ステッピングモータ 右タイヤ
RCサーボ ペン 電池 バッテリ

5 移動ロボット 移動ロボット本体 H8マイコン [3052F--25MHz] モータドライバ×２（CSD２１２０－P）[オリエンタルモータ]
ステッピングモータ×２（ 4SQ-050BA34S）[DYNASYN] 電池 [006P] （９V) リチウムポリマーバッテリー（7.4V　1300mAh) ×３ リチウムポリマーバッテリー（7.4V　220mAh) ＲＣサーボ(Micro 2BBMG)[GWS]

6 ステッピングモータ パルス信号により動く ２００パルスでモータが１回転 ギア比１：３なので６００パルスで車輪１回転
・位置精度０．３ｍｍ/pulse

7 パルスと加減速の関係 ステッピングモータはパルスを送る間隔を徐々に変化させる事 により、加減速を行える。 Ｔ：車輪トルク ｒ：タイヤ半径
Ｔ：車輪トルク ｒ：タイヤ半径 ｍ：車体質量 ａ：加速度 　　：加速時間　　　　：角速度 パルス速度 定速期間 減速期間 加速期間 最大応答周波数： 自起動周波数： 時間

8 パルスと移動距離 r:タイヤの半径 ｘ：移動距離 ｐ：パルス数 ギア比：１：３ モータ１回転：２００パルス ｒ Ｘ Ｘ タイヤの図

9 パルスと旋回量 ｒ：タイヤの半径 a:車軸間の距離の半径 x:移動距離 ｐ：パルス数 θ：旋回角度 x θ a ﾀｲﾔ 旋回図
θ[rad]をθ[deg]に変換 角度の変換式

10 円弧を描く場合 a:内輪までの距離 b:車軸間の距離の半径 c:外輪までの距離 d:円の半径 :内側車輪の比 :外輪の比 d a b c
　 :内側車輪の比 　 :外輪の比 d a b c ﾀｲﾔ

11 Ｈ８マイコン ・ステッピングモータのパルス列は加速度を元 に作製した加速テーブルとマイコン内のタイマーを使い出力する。
・ステッピングモータのパルス列は加速度を元　　に作製した加速テーブルとマイコン内のタイマーを使い出力する。 ・ＲＣサーボはＰＷＭモードを使用。

12 結論 ・使用電圧を上げ、モータの回転速度を上げた。 ・ＲＣサーボでペンを上下させ、作図動作を 行えるようにした。
　行えるようにした。 ・加速テーブルの式を求めた。 ・作図のための式（直線・旋回・円弧）を求めた。 ・上記の式を元にプログラムを作成し、 　作図を行った。

13 展望 今回は小型の装置を使ったがもし大型の装置 を使うとするなら以下の2点を考える ・大型の機械では作図にはローラーはけ
　のようなものを使う。 ・機械を人が運べて、地面の凹凸があまり気に ならない程度の質量にする。