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

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。

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。

構成図

H8マイコン

RC サーボ

モータドライバ

モータドライバ

バッテリ ×３

左ステッピングモータ

右ステッピングモータ

左タイヤ

右タイヤ

ペン

電池 バッテリ

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（ CSD ２１２０－ 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] （９ V)• 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]

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

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。

最大応答周波数：

自起動周波数：

0

パルス速度 加速期間 定速期間 減速期間

時間

max 02 ( )

600

f f

t t

0f

maxf

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

t

amrT

T

mrt

2

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

Ｘ

Ｘ

ｒ

タイヤの図

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

θ

a

x

ﾀｲﾔ

旋回図

角度の変換式

　

θ[rad]を θ[deg]に変換

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

a b

c

d

ﾀｲﾔ

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。・ＲＣサーボはＰＷＭモードを使用。

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。・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。

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。