マイクロマウｽﾀｯｸﾁｬﾝハーフ化計画

この記事はマイクロマウスAdventCalendar2024 21日目になります。
昨日は、N.Go.さんの社会人2年目の1年振り返りでした。

社会人マウサーは、だいたい超人しかいない気がしますが、あんまり無理しすぎないようにしましょうね。

さて、この記事ではマイクロマウｽﾀｯｸﾁｬﾝハーフ化計画ということで、AdventCalendar初日に記事を公開されたPIDream.net氏のマイクロマウｽﾀｯｸﾁｬﾝをハーフサイズで使えるようにしようというものです。

基本的には、センサー位置をハーフの壁に対応するように作ればそれで終わりといえば、終わりなのですが、一応高校の実習などで使える可能性を生み出せるようにアレンジ？を簡単にですがしていきたいと思います。

キットとして考えると既にRT様からPi:Co V2というとても完成度の高いものが出されているのですが、

• 高校の実習で導入するとなると少し手が出にくい価格

• ハーフだけどはんだ付け作業はさせたい

という2点が個人的には、気になるので解決ができればと思います。

この2点と、M5Stackを取り外せばマイコン制御実習も事前にできることも考えた場合マイクロマウｽﾀｯｸﾁｬﾝがかなり最適なのではないかと考え、今回の記事に至りました。

なので、今回の目標は

• 金額を抑える

• 手はんだで実装できる

• 見た目の映えを意識する

で作業を開始しました。

まず部品の選定から始めます。基本的にはマイクロマウｽﾀｯｸﾁｬﾝのままで問題がないので、センサー部分だけハーフで私が使っているOSI5FU3A11CとLTR-4206Eに変更します。またステッピングモータが高いのでどうにかしたかったのですが、「見た目の映え」の部分で性能的にも収まるものが見つけることができなかったので、今回は断念します。一応走行性能を落とせば、あるにはあったのですが、それはどうかと思ったのでやめました。

使用パーツとしては次のようになりました。

CPU	M5StackCore2ver1.1
バッテリー	M5Stack搭載の3.7v500mAh
モータ	26m048b1b
モータドライバ	drv8834
壁センサ	OSI5FU3A11CとLTR-4206E

 
次に基板の設計になります。ステッピングモータの駆動に使用しているdrv8834が、そのままチップで実装となると2つ目の目標「手はんだで実装できる」に違反するので、今回はスイッチサイエンス様で販売しているPololuのモータドライバモジュールを使用します。

またマイクロマウｽﾀｯｸﾁｬﾝでは、クラシックサイズであるためドライブ基板にそのままセンサーが搭載されていますが、ハーフで使用する場合、位置が高すぎるのでセンサー基板として別に製作しコネクタで接続する形にします。この際、手元に合ったチップパーツをひとまず使って設計してしまったので、高校生には難しいかなと思ったのですが、一応手はんだできるレベルなので許してください。実装面積には余裕があるので、リード部品もしくは大きめのチップ部品でも作成ができるように今後変更します。
出来上がったものがこちら

ドライブ基板

センサー基板

 
続いて、外装とステッピングモータの固定部品になります。この部分に関しては、CADとにらめっこして、なんとか基板の部品を避けつつ、固定ができるように調整を行い、このような部品に落ち着きました。

外装　

ステッピングモータ固定

全て、自宅の3Dプリンター製となるので、セッティングをしっかりしていれば、どこでも出力できるものにはなっていると思います。ホイールのタイヤは、ミニ四駆の大径カーボンホイールセットのソフトスリックタイヤを使用しています。

 これら全てを組み合わせて、完成したマイクロマウｽﾀｯｸﾁｬﾝハーフVerがこちら

M5StackCore2ver1.1では、ｽﾀｯｸﾁｬﾝの顔の表示ライブラリが動かなかったので、適当に描きました。

一応、直進と超信地旋回だけは、動かせる程度にはしたので、壁制御がまだ汚いですが、こんな感じで走ります。

youtube.com

プログラムの方は、まだまだ制作途中なので来年度の大会までお待ち下さい。

最後に、今回の目標に対しての評価をしてみましょう

• 金額を抑える

品名	金額
M5StackCore2ver1.1	約9000円
drv8834ボード	1434円×2
ステッピングモータ	約4400円×2
基板	約200円
タイヤ	約300円
合計	21168円

一応金額がぱっとわかるものだけまとめると2万円程度になりました。それなりに予算があれば許されそうな金額には収まりました。安くて使えそうなステッピングモータがあれば、もっと金額は抑えられると思います。

• 手はんだで実装できる

センサー基板が怪しいが、リード部品もしくは大きめのチップ部品に変更が今後可能なので◯

• 見た目の映えを意識する

かわいい

おおよそ目標は達成できたのではないのでしょうか？実際に実習に使用する場合は、もう少し色々と考える部分はありそうですが、ものづくり系部活動が手を出す分には、いいところに落ち着いたかなと思います。

明日は、XFA-27さんの「今年の機体についてでも」です。クラシックとハーフを両方出されていたと思うので、2つの競技に出ている方は必見ですね。

マイコンカー（AdvancedClass） 機体紹介

少しずつですが、私のマシンの紹介をしていこうと思います。

まず最初はマイコンカー（AdvancedClass）の紹介から、たぶん知ってる人なら一番気になるCameraClassについては、新型が全国で出るのでそちらが終わるまでは、紹介は控えます。

コンセプト

高校生ルールに準拠してCPUボード1枚で走行可能

もともとバーレスマイコンカー特にいわゆる画像処理マイコンカーとされている機体は、CPU2枚使用（走行処理とカメラ処理）が普通とされていました。これは、高校生のルールで使用できるCPUがR8Cだったからと言うのが大きな要因です。一般参加の選手も走行プログラムの移行が気が乗らなかったのか、カメラを処理するボードだけ別のマイコンにするぐらいだったと思います。私も大学時代はカメラ処理にSHを使用していました。

ですが、CameraClassが公式で生まれたことにより、AdvancedClassにもGR-Peach（RZマイコン）の使用が可能になりました。これによりマイコンの処理性能の暴力により1枚処理も可能では？と考えた結果生まれたマシンになります。

CPUを1枚にするメリットは以下のようなものがあります。

• マイコン間の通信がいらない
• カメラのログ情報を走行ログにまとめられる
• マシン重量が軽くなる
• カメラ情報を色々なことに使いやすくなる

特にマイコン間の通信がいらないが最大のメリットになります。
高校生にこのタイプのマシンをさせる場合、この部分のハードルが高く、ハード面でも分かりづらいバグの原因となってました。
また1枚になった結果、走行ログとカメラのログをまとめることができ、感覚で捉えていた部分を、視覚化でき、高校生でもカメラがどこを見ているか分からなくて調整が難しいという問題を解決できました。

マシンスペック

全長	300mm
全幅	210mm
高さ	145mm
重量（電池込み）	689g
タイヤ径	36mm
駆動ギア比	5.6
サーボギア比	67.5
駆動モータ	MCRモータ
サーボモータ	RE-Max21
使用センサ	TSL1401
バッテリー	エネループ8本直列
CPUボード	GR-Peach
坂道センサ	小型圧電振動ジャイロモジュール
エンコーダ	ロータリエンコーダ RE12D
ライト	OSW5DK5111A

調整環境

GR-PeachはもともとCameraClassで使われるほどの処理性能とRAMが載っているので、カメラ画像を一時的に保存し、走行ログと一緒にデータをSDカードに走行終了後保存しています。
ログデータを見るための専用のソフトを製作し、以下の画像のように、どんな見え方をしているかを見ながらログを見ることができます。

走行動画

　1年半前くらいの動画なのでちょっと古いですが

もし興味があれば、伝えられる情報は共有していきたいと思うので、ご連絡ください。

はじめまして

マイクロマウスマウス（旧ハーフマウス）に出場しているyukiです。

某氏から今年度のアドベントカレンダーの圧力を受け？ブログ開設しました。

基本的に、イベントごとがない限りは、更新はほとんどしないと思うので、たまに訪れてもらえればと思います。

さて、今回は最初の記事なので、私が何者なのかを書いておこうと思います。

ハンドルネーム:yuki

ロボット競技歴:13年くらい

出場競技:マイコンカーラリー（13年）、マイクロマウス（3年）

マイコンカーについて

私のメイン競技で、高校生の頃から続けています。高校卒業前ぐらいから、いわゆるバーレスマイコンカーを続けているので、界隈のなかでも変人側です。ですが、高校生のマイコンカー競技から離れている間に生まれていたCameraクラスには、そのおかげですぐ対応できたので、よかったのかなと思います。競技としては、公式大会がほぼないので、指導者として結果を出してもらえるように、現在は奮闘中です。

マシンその1（Advancedクラス）

マシンその2（Cameraクラス）

マイクロマウスについて

競技出場的には、現在メインになっている競技です。（マイコンカーは基本的に高校生しかないので仕方ない）

競技としては、大学時に某FreedomKobo所属のときに出会ってはいますが、本格的に始めたのは、働き始めて1年経ったちょうど3年くらい前です。大学のときに一度だけ、お試し参加を誘われて参加しましたが、そのときに自作マウスを作る約束のもとお昼代を出していただいたので、その約束は守りました！

マイクロマウス

以上、2競技に参加しています。マイクロマウスは、2セルにしてから、高速化の結果なのか、色んなバグが発生して、今のところいい結果は出ていませんが、なんとか全日本には間に合わせたいところです。

一応、アドベントカレンダーの予告をしておくと、某氏のﾏｲｸﾛﾏｳｽﾀｯｸﾁｬﾝをハーフに対応できるようにセンサ位置を変更かつ、一応部品実装をしやすくして高校生入門用みたいにできないかを画策した結果をお伝えする予定です。