できるだけ安く作った3輪オムニロボットの紹介

2019年9月に開催された大垣オープンに持って行ったポスターです。

TJ3Bから3輪にしたいと思ったときに、一気にコストが高くなるのを何とかできないかと思って作ったロボットです。TJ3B+5,000円ぐらいで作れます。コンパスはGY-BNO055です。（工具代や送料は除く）

結果的に中級者が製作、制御するには厳しいものとなってしまいましたが、活用できる要素はあると思いますので公開します。
１．ボディはMDF
なんたって、安いくて加工に特別な工具がいらない。もしホームセンターに３ｍｍのMDFが売ってなくても100均にいけばMDFを使ったクリップボードがあります。レーザーカッターは精度の問題で、小型のノコギリや糸鋸で切れますし、私も最初は手で切っていました。

２．ボールセンサー、ラインセンサーは自作、超音波はUS-016
自作センサーは1個100円～400円ぐらいです。ボールセンサーは3個、ラインセンサー4個を並列にまとめて1ポート使用、超音波センサー4個、計8ポートをセンサーに使用しています。安い超音波センサーはHC-SR04が定番ですが、TJ3Bに接続するにはCN10からつながないといけないという制限があるので、US-016というセンサーをAliexpressで購入しました。出力がアナログなので、ボールセンサーなどと同じポートにそのまま接続できて、処理遅延も気になりません。

３．モータードライバー
3線の入力で正転、逆転、スピードを制御する「Hブリッジ」のモータードライバーを使用しています。500円ぐらいです。スピードを制御する出力のプログラムはちょっと工夫がいります。CN9, CN10と緑LEDを引っ張って入力につないでいます。秋月で買えます。

４．電源
あまり多いと充電が大変で、スペア電池の購入もばかにならないので、電池は単3ニッケル水素を6本使用しています。TJ3B本体用に2本、4本はTJ3Bの拡張端子と、3輪用のモータードライバーにつないでいます。TJ3B本体は3本ほうち1本をダミー電池にして2本の２．４Vで駆動しています。問題なく動きます。

５．オムニホイール
アクリル２ｍｍと３ｍｍをレーザーカッターで切って作成しています。初心者を意識して作りやすさ重視で、サイドホイールは10個しかありませんが、競技用フィールドの上であれば、思いのほかガタつきません。コストがかさむ部分でもあるので、お手軽にできるようにしています。組み立ては初心者でもできています。

６．ドリブラー
動くだけでは寂しいので、ドリブラーを搭載しました。タミヤのミニモーターギヤボックスをボールのほぼ真横から充てる感じでかろうじて掴んで横移動ぐらいはできます。駆動信号は赤LEDの信号を取り出し、MOSFETのドライバー（300円ぐらい）に入力しています。なのでモーターの逆転はできません。

７．プログラム
2019年の2月にC-STYLEに実装されたタイマー割込みを使用しています。これを使うとバックグラウンドでプログラムを動かせるので、これを使って、ラインセンサーの値のチェックと、3輪用のPWM出力を行っています。

８．メンテナンス性
7ピンのXHコネクタを使って、モーター基盤との接続をほぼ一か所で行っています。TJ3Bのモーター接続部分だけは面倒だったのそのままですが、ドリブラー、ラインセンサー、3輪の制御出力は1つのコネクターにまとまっています。ねじ穴も上から別部品をかぶせないようになっていて、簡単に分解できます。

おまけ
　動くところの動画。全方向には動けるし、ラインも判定できる。壁との距離も測れる。
　Hブリッジ制御も覚えられるTJ3B単体でのオムニの試作品の紹介でした。

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