スイッチサイエンスに注文していたR1350Nが届きました。
封筒を開けてみると・・・小さい!!
それから、以前の記事に3.3V仕様とか書いちゃったのですが・・・5Vでも使用可能のようです。（3.3V推奨らしいけど）
接続する端子がちょっと変わっている（2mmピッチ）とのことだったので、専用のピッチ変換基盤も購入しました。
今度の休みにでも、実験してみたいと思います。
それにしても・・・韓国に注文すると、170USD＋送料がかかるのに・・・日本では4,000円で買えてしまうところが、なんとも不思議です。
「花鳥風月」のロボットには、ジャイロセンサーが搭載されています。
このジャイロセンサーは、正確なのですが・・・高いです。（高価ってこと）
それから、このメーカーの日本支店が撤退したようで、普通に購入することはできなくなりました。
韓国に直接注文することはできるようですが・・・まあ、いまのところ、そこまでする必要は無いかと・・・
「花鳥風月」も、先が短そうだし・・・
ところで、このジャイロセンサーの中身だけのモジュールが販売されているようです。
R1350N というものですが・・・
これも、韓国に直接注文すると めっちゃ高い!!
しかし、スイッチサイエンスで売られているのを見つけました。
しかも安い!! 3,394円
これは、買ってみるしかありませんねぇ。
Arduinoに接続できるようなので、届いたら実験してみたいと思います。
ただし・・・3.3V仕様なので、そこのところだけ面倒ですね。
Arduinoにサーボーモーターを接続する実験をしてみます。
これまで、秋月電子で買ってきた一番小さな PICO というサーボだったのですが・・・
なんか、パワーも小さくて、何もできそうになかったので、もうちょっと強そうなのを買ってきました。
GWS MICRO 2BBMG JR タイプ というものです。
まあ、比べてみると、確かに重くて頑丈、剛性感も全然違います。
ところで・・・
PICOのリード線は、白黒赤の3色だったのですが・・・
MICROのリード線は、橙赤茶の3色です。
白黒赤の方は、白：VSS 黒：GND 赤：コントロール ということで、何となく直感的に分かりますが・・・
橙赤茶は、直感的な色分けでは無いですね。
これはJRコネクターと言うらしく・・・
茶：VSS 赤：GND 橙：コントロール なんだそうです。
上のと並びも一緒なんだから、統一してくれよ・・・
ところで・・・これらのサーボモータは、結構な電力を食らうのか・・・
サーボモーターを動かすと、LCDのバックライトなどが一瞬消えます。
というか、MICROの方は、まともに動作しません。
やっぱり、ラジコンのようにLiPoなどの電源が必要なのでしょうか!?
ということで、素人が簡単に実験できるのは・・・やっぱり PICO 程度なんですね。
こちらも Windows8 ねたです。
PCを新しくしたので、Arduinoの開発環境も入れなおしました。
IDEの 1.0.5 を本家のHPからダウンロードしてきて、インストールするところまでは順調です。
IDEを起動して、Nanoを接続して、サンプルのプログラムを転送しようとすると、エラーになります。
ポートが違う・・・らしい
じゃあ、ポートを変えようと思っても、ポートが変わりません。
どうも、ドライバ自体が動いていない状況のようです。
ネットで調べたら・・・
やっぱり、ドライバが普通には入らないようです。
PC側で、「ドライバー署名の強制を無効にする」の作業をしないとダメなようです。
ということで、コチラを参考にインストール作業をしてみました。
概要としは・・・ドライバー署名の強制を無効にして、再起動します。その後にドライバのインストールをします。
その結果、なんとか、ドライバを設定することができました。
Windows8って、便利なようで・・・いちいち面倒くさいですねぇ。
なんとなく思いついて、温度センサーを試してみました。
レスキューBに使う、遠くの温度を測るものではなく、普通の温度センサーです。
秋月電子で見つけたのは、ADT7410 というヤツで500円でした。
Arduino とは I2C で接続します。
プログラムは、他のI2C接続のセンサーと同じで、簡単です。
ただ、固定小数点なので、そこだけがちょっと特殊です。
unsigned int ADT7410_read( )
{
unsigned int val;
Wire.requestFrom(ADT7410_I2C_ADDRESS, 2);
val = Wire.read() << 8; // データの読み出し(上位)
val += Wire.read(); // データの読み出し(下位)
val >>= 3; // 13bit化
val = val*10>>4; // 10進数に変換（0.1度単位）
return( val );
}
とりあず、こんなプログラムで実験してみました。
取り出した数値をLCDに表示してみると・・・
「217」と表示されました。
摂氏 21.7 度ということですね。
センサーに息を吹きかけると、数値が大きくなります。
そのままにしておくと、少しづつ下がって、また「217」表示に戻ります。
しつこく HC-SR04 に関してですが・・・
今度は、TRIG と ECHO を抵抗で結ぶと、3ピンの超音波センサーとして使えるらしい・・・
という情報を得ました。
http://letsmakerobots.com/node/36885
1.8kΩ位が良いようなのですが・・・
私は、適当な抵抗がなかったので、1kΩを2本直列にして、2kΩで接続してみました。
確かに・・・普通の4線式と同じ値が表示されますねぇ。
これなら、使える・・・かも・・・
ただ、何となく・・・このセンサーは製品としてのバラツキがあるように思います・・・
まあ、一個160円だから・・・
このセンサーが3Wireで使えるようになった・・・ような感じだったのですが・・・
なんとなく、値が正しくないような気がしていたので、実際に測ってみました。
というか、2つのセンサーを並べて、片方を3Wire、もう片方を4Wireで接続して、値を比べてみました。
すると、見事に3Wireの方が4Wireに比べて3～4cm大きく表示します。
だから・・・単純に3cmを差し引いて表示すれば正しい値と言えるかもしれません。（笑）
センサー個体の問題でないことを確認するために、配線だけを交換して実験してみると、やっぱり3Wireの方が4Wireよりも3～4cm大きな値を表示します。
とっても安い超音波センサーのHC-SR04
あまりの安さに10個も買ってしまったけれど・・・
4線式で配線（半田付け）が多いのが嫌で使っていませんでした。
で・・・
ネットを俳諧していて・・・HC-SR04を3線で使う方法を見つけました。
https://code.google.com/p/arduino-new-ping/wiki/NewPing_Single_Pin_Sketch
普通は、4Pinで、Vcc、TRIG、ECHO、GND なのですが、今回の実験では、TRIG と ECHO を0.1μFのコンデンサで結びます。 信号線はTRIGから引き出します。
すると・・・
普通の3線の超音波センサーと同じようなプログラムで、普通に距離を読み出せます。
・・・が・・・
私の実験のやり方の問題なのかもしれませんが・・・
この方法だと、何故か5cm以下を検知することができません。
（元の4線式だと、1cmでも検知できます）
ちなみに、TRIG と ECHO をコンデンサで接続せずに、直接短絡すると・・・
普通に動作して、しかも1cmも検知できます。
（ただし・・・電気的に安全なのかどうかは、ハード屋ではない私にはわかりません。）
SRF-05 をやったので、TPA-81 もやっときますかねぇ。
レスキューBは、被災者が壁に貼り付いたヒーターなので、何らかの温度センサーで壁の温度を検知することになります。
普通は、壁に触れたまま走ることができないので、離れたところから温度を測れる赤外線式の温度センサーを使うことになります。 （非接触型の赤外線温度センサーが一般的です。）
M&Yは、2010年の競技の時には、NIIT-BLUEに教わったACTLASの赤外線温度センサーを使っていたのですが、値段が高かったので1個しか買えませんでした。
2010年のシンガポール大会の時に仲良しになった、スウェーデンのチームに教わったのがTPA-81です。
これも、Devantech社の製品です。
テクニカルデータはここにあります。
http://www.robot-electronics.co.uk/htm/tpa81tech.htm
一つのモジュールの中に、一列に並んだ8組のサーモパイル組み込まれています。
接続は I2C（あいすくえあどしー）です。
しかも、その8組の温度センサーの値がそれぞれのレジスターに対応しているので、単純にレジスター番号を指定して読み出すだけです。
レジスタ番号2から9が、8組の温度センサーに対応しているので、それらを読み出すと、単純に摂氏の温度が返されます。
このセンサーは、やろうと思えば、NXTのセンサーポートにも直接接続できます。
で、最近気が付いたのですが・・・
このセンサーは8組の温度センサーだけでなく、9組目を搭載しているらしい・・・
それは、モジュール自体の温度です。
つまり、対象物の温度を測ると共に、自分自身の温度（モジュールの周りの室温）を測ることができるらしいです。
これが、レジスタ1番で、資料には「Ambient Temperature」と書かれていました。
（訳すと「周囲温度」ですね。）
では、早速実験してみます。
レジスタ1を読み出すと・・・確かに周囲温度らしきものが表示されます。
センサーに手をかざしても、変化しません。
役に立つかどうか判りませんが・・・・
これなら、周囲温度と計測した温度との差を計算して、その差が一定以上なら、「被災者発見」というようにすれば、毎回閾値を変更する必要がなくなるのではないでしょうか!?
この温度センサーですが・・・M&Yは円高の時に買ったので5,000円ちょっとだったのですが・・・昨今の円安では、めっちゃ高い感じが・・・
そうすると、ACTLASのセンサーも価格勝負に参加できますねぇ。
う～ん これも Arduinoねた か悩む所ですが・・・
ここのところ、「SRF-05を何処で購入したのですか?」と質問がつづいたので・・・
その方達には、私が購入したサイトを紹介したのですが・・・
急に思いついて・・・怪しいサイトを検索してみました。
すると・・・
SRF05が沢山ヒットしましたヨ・・・
そして、安い!!
一個300円くらいです。
写真を見ると・・・確かにモジュールに「SRF05」と刻印されています。
でも、HY-SRF05 という型番のようです。
これは、わざと似せているのか!?
それとも偶然!?
値段からすると・・・HC-SR04と同様な感じでしょうか・・・
まあ、間違って買わないように・・・（笑）
SRF-05 は、1cm～4mが検知できるそうです。
（まあ、本当に1cmを検知できるかっていうと、ちょっと疑問ですが・・・）
で、これは超音波センサーなので・・・
当たり前ですが、センサーが超音波を発して、何かに当たって反射して帰ってきた超音波をセンサーが受け取って検知します。
超音波を発してから受け取るまでに掛かった時間を計れば、距離が判る訳です。
ということは、近くに物があれば、すぐに「あったよ」と判断できるのですが・・・物が近くに無い場合は計測に時間が掛かることになります。
レスキューBでは、ロボットは迷路の中に居るので、前や横に壁が無いことは無いハズです。
ただ、いつもは10cm程度の近さにあるけど、数タイルの直線などがあれば100cmくらいの距離になることもあります。
でも、遠く離れた壁までの距離を測る必要はなく・・・
ロボットの居るタイルの前後左右に壁があるかを検知できれば、事足ります。
つまり、1mも2mも測る必要はなく、単に30cm程度を測れれば十分です。
どうもそんな時の為に、pulseIn( ) には、第3のパラメータが用意されています。
timeout（タイムアウト）までの時間で、単位はマイクロ秒です。
例えば、
d = pulseIn( port , HIGH , 2000 ) / 58;
とすれば、超音波を発してから2000マイクロ秒（つまり2ミリ秒）経っても超音波が帰って来なかったら、そこで計測を終わりにします。
そうすると、対象物までの距離が30cm以下の場合は、その距離が返されます。 対処物が30cm以上離れていると、タイムアウトになり 「0」 が返されます。
（つまり、0が返されたら、対象物までの距離が30cm以上であると判断する）
こうすることで、ほんのちょっとだけ処理時間を短縮できるのですが・・・
タイムアウトになったからといって、発した超音波が消えるわけではなく、対象物に当たると、いずれ帰ってきます。 これをセンサーが間違って受けてしまうと、誤計測になってしまいます。
（これを、干渉というのでしょうか!?）
この方法を使う場合は、よく考えて、誤検知が起こらないように考慮する必要がありますねぇ。
ちなみに、音速は 340.29m/s（海面の場合） なので・・・
発した超音波が1m進むのに掛かる時間は、2.939ミリ秒になります。
対象物までの距離が4mの場合は、往復で8mあるので、23.509ミリ秒掛かることになります。
これを速いと見るか、遅いと見るか・・・
M&Yが使っている超音波センサーは SRF-05 というものです。
なんで、これを選択したか!? というと、安かったから・・・
当時、超音波センサーは、結構な値段でした。
LEGO MINDSTORMS の超音波センサーは（確か）5,500円だし・・・
有名な PING))) も5,000円位していました。
安い超音波センサーを探していて見つけたのが SRF-05 で、当時は1,500円位でした。
ところが、最近、いくつかのチームから「SRF-05」について問合わせを受けました。
なんか、「SRFシリーズは、干渉に強い・・・」らしいです。
（本当にそうなの!?）
ということで、改めて、SRF-05のおさらいをしておこうかと・・・
SRF-05はDevantech社の超音波センサーです。
M&Yが、このセンサーを選択したのは、上にも書いたように単に安かったからです。
価格は11.49GBP（英ポンド）で、当時は1,500円くらいでした。（今は、円安なので、2,000円程度）
それと、最短検知距離が1cmだったから・・・
テクニカルシートはこちらです。
http://www.robot-electronics.co.uk/htm/srf05tech.htm
まあ、これを読めば、私が変な説明をする必要は無いですよね。（笑）
Arduinoとの接続は、3本で、5VとGNDと信号線、だけです。（Mode2の場合）
信号線1本で、入力と出力を切り替えて共用します。
プログラムは単純明快で・・・
int SRF05( )
{
int d;
pinMode( PORT , OUTPUT );
digitalWrite( PORT , HIGH );
delayMicroseconds(10);
digitalWrite( PORT , LOW);
pinMode( PORT , INPUT );
d = pulseIn( PORT , HIGH )/58;
return( d );
}
これで、PORT で指定したピンに信号線を接続したSRF-05で距離を測ります。
返す値は 1cm 単位になります。
まあ、これが普通だと思うのですが、これを実験していて・・・気が付いたのですが・・・
上のプログラムでは、1本の信号線を出力と入力に切り替えて使っています。
これを切り替えなくても、なんか動く（動いちゃう）みたいです。
ポートを入力に設定したままで
int SRF05( )
{
int d;
digitalWrite( PORT , HIGH );
delayMicroseconds(10);
digitalWrite( PORT , LOW);
d = pulseIn( PORT , HIGH )/58;
return( d );
}
を実行しても、普通に計測できます。（何で!?）
しかし、ポートを出力にしたままでは、計測できません。
まあ、ちゃんと、入力と出力を切り替えた方が、精神的にも良いと思います。（笑）
一応、Arduinoねたにしておきます・・・
LEGO ロボットのチームとして言っちゃいけないことかもしれませんが・・・
M&Yのロボットの中で、一番要らないもの・・・できれば外したいもの・・・
それは、NXT本体です。
何故かって・・・でかい、重い・・・
ロボカップジュニアレスキューのルールが年々複雑化、高度化していく中で、ロボットも小型化、低重心化したいところですが・・・NXTを使っている限り、限界があります。
せめて、NXTのコントローラの部分と電池の部分が別々になればいいのに・・・
という前書きが終わりで・・・
ネットを俳諧していて見つけたもの
BrickPi for Raspberry Pi
Raspberry Pi を拡張するインターフェースボードで、NXT用のセンサーやモーターを接続できるものです。 センサー用が5ポート、モーター用が4ポート・・・なかなか充実していますねぇ。 しかも、大きさはクレジットカードサイズです。
これは、なかなか良いですね。
もう一つ
面白いセンサーや周辺機器をリリースしてくれている mindsensors.com の製品で
Multiplexer for NXT/EV3 Motors (NXTMMX-v2)
というものです。
元々は、NXTに沢山のモーターを接続するもの・・・らしいです。
で・・・
HPにもあるように、Arduinoのマークが掲載されています。
この機器は、Arduinoに接続することができるようです。
そう、Arduinoで LEGO Mindstorms のサーボモ－ターを制御できるんです。
マニュアルが英語なので、ちゃんと読んで無いのですが・・・
ぱっと読んだ限りでは、モーターを動かす（正転、反転、強弱など・・・）は勿論、モーターの回転数を読み出すことも出来そうです。
ちょっと、これは試してみたいです。
なんとなく、これを使いこなせるようになれば、NXTは要らなくなりますねえ。
このセンサーの説明というか、リファレンスというか・・・そういう資料が何処にも無いのですが・・・汗;
Arduinoとの接続の sample program があったので、それを参考に実験しました。
すると・・・
値の読み出しは簡単でした。
GY-521には読み出し用のレジスタが備えられていて、それを読み出すだけです。
順に
加速度センサーX軸
加速度センサーY軸
加速度センサーZ軸
温度
ジャイロセンサーX軸
ジャイロセンサーY軸
ジャイロセンサーZ軸
となっています。
それぞれは16ビットの大きさなので、8ビットを2回づつ読み出します。
何で温度が測れるの!? と疑問はありますが・・・別に、必要がなければ使わなければ良いだけですから・・・
まずは、加速度ですが・・・
はい、普通に読み出せました。
水平にすると0 傾けると正の値、逆に傾けると負の値になります。
秋月電子で売られているI2Cの加速度センサーが1,000円であることを考えても、これだけで十分元がとれるように思います。（笑）
では、肝心のジャイロセンサーの方を確認します。
と、言っても、ジャイロセンサーの値の読み出しは、レジスタを読み出すだけなので問題ありません。
問題は、取り出した角速度を積分して角度にするのに、どれだけ精度がだせるか・・・
ということですね。
前に、他のジャイロセンサーで実験したように
100m秒単位で読み出した値を合計して1/10にすると、ある程度の精度が出るようです。
10m秒単位で読み出した値を合計して1/100にすると・・・やりすぎかなぁ。
まあ、やる気があれば、これくらいの安物センサーでも実用になると思います。
最近、RoboCupJuniorのロボットにジャイロセンサーを搭載したロボットが増えてきたように思います。
M&Yのロボットにも搭載しています。
ジャイロセンサーは、ロボットの向いている方向を検知するのですが、コンパスセンサーのように絶対的は方向はわかりません。 相対的な方向を検知します。
絶対的な方向が判らないなら・・・やっぱりコンパスセンサーを使った方が良いじゃないですか!?
はいっ、ごもっともでございます。
しかし・・・
コンパスセンサーは磁気に弱い （「巨人の星」の星一徹風に・・・古い）
確かにコンパスセンサーは競技会場の磁気条件に依存して、使用できなかったりします。
で・・・ロボットの向いている方向をジャイロセンサーに頼ることになるのですが・・・
LEGO用のジャイロセンサーは、結構な値段です。
NXT Gyro Sensor は 54.95USD
NXT用の慣性センサー は 1万円前後します。
たかがセンサー、なのですが高価ですよねぇ。
そこで、安いジャイロセンサーが Arduino で使えるのか・・・実験してみました。
購入したのは、 GY-521 というヤツで・・・
怪しい中国の通販サイトで、1個 9.60USD のものです。 （当時だと800円くらい）
3軸のジャイロと3軸の加速度センサーを搭載しているらしいです。
まあ、800円なら・・・ジャイロが使えなくても、3次元加速度センサーとして使えれば問題無い・・・
程度の気持ちでポチリました。
I2C接続なので、Arduinoとの接続は簡単です。
さて・・・
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