今まで19200bpsでないとプログラム転送が出来なかったのが57600bpsでも出来るようになり、電源投入から接続までの時間も短くなった。

PC側の設定１：
自分のアドレスと相手のアドレスをお互いにつながるように設定、Type2は相手のアドレスをSerialNumberで設定していたがこれはどちらも任意に設定できる。
PAN IDは共通にする必要がある（たぶん）、あとはデフォルトの通り。

PC側の設定２：
通信速度は57600bps、データの表示だけなら115200bpsでもちゃんと動いたがプログラム転送が57600bpsまでしか出来なかったのでこの設定にした。
それからjtw32のコマンド送出が速すぎて問題があったのでバージョンアップで対応(Ver4.28)
あとはPC側のみD6,D7の設定を1にしてRTS、CTSのハンドシェイクを有効にしている。

ロボット側の設定１：
PAN IDはPC側と共通、DestinationAddressとMyAddressはPC側と逆の設定、その他はデフォルトのまま。

ロボット側の設定２：
通信速度はもちろんPC側と共通、それからロボット側はD7,D6を0に設定してCTS,RTSを無効にしている-ロボット側ではXBeeのRTS,CTS信号に配線がつながっていないため。

内容はYouTubeにアップロードしたのでこちらをご覧下さい。

使っているジャイロはムラタのENC-03Rで増幅回路は下図のメーカ推奨回路をそのまま使用

最初はカメラでディスプレイとロボットを同時に動画として撮影してＰＣで読み込ませるつもりで何度かトライしてみたがどうやっても画面の詳細がうまく撮れない。
それで、動画として画面をキャプチャするフリーソフトもあるのではないかと調べてみたらWebCAMのウィンドウも同時にキャプチャ出来るソフトが見つかった 8-)
調べたのはアマレココ、AG-デスクトップレコーダー、CamStudioの３つで最終的に使えたのはAG-デスクトップレコーダーというソフトだった。
このソフトはインストールでちょっと戸惑うところがあって最初他の２つからテストしてみたが、
結局どちらのソフトも出来るファイルのサイズがかなり大きくなるのとYoutubeにアップロードした後の処理でつまづいてしまって「視聴できない動画」になってしまった。

で、以下にＡＧ－デスクトップレコーダのインストールと使い方のヒントを簡単に説明

ファイルをダウンロードした場所
ダウンロードしたファイルを解凍して出来るファイル、AGMDecoder.msiを実行してインストールするのだがこれはドライバだけのインストールでプログラムメニューには実行ファイルのメニューは作成されない。

実行するにはここにあるAGDRec.exeをダブルクリックするのだが、実行してもアプリケーション画面が立ち上がらずにタスクバー右にアイコンが追加されるだけである。
これに戸惑って最初は「使えないソフト。」と決め付けて他の２つのソフトをテストして時間を浪費してしまった。
これがAGDRec.exeを実行すると表示されるアイコンで大きなウィンドウは表示されない。

アイコンを右クリックするとポップアップメニューが表示される、操作はこのメニューからおこなう。
領域の表示にチェックを入れるとキャプチャする範囲が黄色い枠で表示される、右に見えているラインがその枠の一部。

次のような設定で高画質でアップロードできる動画がキャプチャ出来た。
ポイントはサイズを1282 x 722にしたこと、Youtubeがアップロードした動画を高画質で表示してくれるためには「1280 x 720以上のサイズであることが必要」となっているがその通りのサイズでアップロードすると高画質と認識してくれなかった。
たぶん 実際に出来る動画のサイズが設定するサイズより少し小さくなっているのではないかと思う。
録画出力のファイルのパスにははファイル名まで入力する必要がある。
日時を追加にチェックを入れておくと拡張子の前に自動的に日時を示す文字列が挿入される。

練習のためにAGD_RecoderでAGD_Recoderのインストールと使い方を説明してみようとしたんですが、録画中には設定画面が呼び出せないことに気がついて途中で挫折してしまいました。
この動画

]]> http://jsdkk.net/mycom/?feed=rss2&p=1409 0 http://jsdkk.net/mycom/?p=1378 http://jsdkk.net/mycom/?p=1378#comments Mon, 17 Oct 2011 12:12:04 +0000 kmugita http://jsdkk.net/mycom/?p=1378 続きを読む →]]> プログラム書き込みはＵＳＢケーブルを接続しておこなうことにしていたのだけど、隣のスタッフから「無線での書き込みは出来ないんですか？」と残念そうに言われてしばらく考えていると無線通信経由の書き込みの方が便利なような気がしてきた それでXBeeから書き込めるようにモニタを修正してみたが何故かプログラム転送プロトコルでひっかかってしまう。 たぶんXBeeの設定がいい加減なので通信を通らないコードがあるのでは？と推測してXBeeの再設定を始めたが、そこで嵌ってしまった、何故かX-CTUからXBeeへの書き込みでエラーが出てどうやっても先へ進めない。

昨日、帰り際にXBeeをつついたせいで使えないようになって意気消沈して帰途についたのだが、家でXBeeに関する情報を色々と検索してみて基本がわかってなかったことに気がついた

その１．XBeeには色々な種類があって種類によって設定できるファームウェアが異なるらしい。
昨日はモードの異なるファームウェアをインストールしようとしてはまっていたということ。

その２．XBee と XBee Proは異なる周波数の電波を使っているらしい。
これまでは単に出力が違うだけと思っていた

その３．訳のわからないパラメータがいっぱい並んでいてどこを探せばドキュメントがあるの？
と焦っていたが、「パラメータを選ぶと下に簡単なヘルプが出る。」との指摘があり、注意してみると確かにその通り

気を取り直して設定をしてみた結果なんとか無線経由でプログラムの書き込みが出来るようになった。
通信速度は 19200bpsと遅いけれどＵＳＢケーブルを挿したり抜いたりしなくて済むのはそこはかとなく便利。

秋月から購入したXBeeはType2というものらしく、デフォルトのパラメータを読み出すとModemのタイプがXB24-B Version 1xxx となっていた。
これにXB24-ZB Version2xxxのファームウェアを書き込むことは出来たので「バージョンが新しい方が良いに違いない。」と新しもの好きの性でこちらをインストールした。
色々な設定を試して回り道をしたけれど結局通信速度だけを変えてほぼ最初の設定どおりに落ち着いた。

ＰＣに接続するXBeeの設定

ロボットに搭載するXBeeの設定

ＪＴＡＧを使って直接書きこまずプログラム書き込み用モニタを使うことにこだわるには次の２つの理由がある。

１．JTAGが無くても書き込めるようにするため
ＪＴＡＧＴＯＯＬは5000円以下で用意出来るが出来ればＵＳＢケーブルだけで書き込めるに越したことはない。

２．使い慣れたケーブルで書き込めるようにしたい
初心者にとってコネクタの誤挿入は普通にあることなので間違ってボードを壊す可能性を減らしたいし、使い慣れたＵＳＢケーブルの方が心理的抵抗が少ないのではないか。

ＪＴＡＧでモニタを書き込んでいるときの状態、ＵＳＢケーブルは電源供給のために接続。
モニタからＦｒｅｅＲＴＯＳのプログラムを書き込んでいる状態
電池で動作している状態、ＵＳＢコネクタを抜いて電源を入れるとアプリが立ち上がる。
ＰＣとはXBeeで通信
通信の状態、下がＵＳＢからプログラムを書き込んだ画面、上はXBee経由の無線通信。
とりあえずステータスチェック用モニタとロボット制御用のタスクが動作している。
FreeRTOSを使いたかった理由は普通に（デバッグではなく）制御プログラムが走っている状態でロボット内部の状態をモニタできるようにするため。
入門者にとってセンサの状態や内部パラメータをリアルタイムで確認することが最も制御プログラムの勉強に役立つと思う。

スタート電流が200Aを超えるモータなので基板が耐えられるかどうかを心配していたがＦＥＴの放熱には全く問題がなく24V 2800mA 45Cの電池が負けているようだ。

それと、モータの性能があがることで新しい問題が一つ浮上してきた。
このロボットはラジコンでコントロールするタイプだが環境によってサーボの出力にノイズが乗る場合があり、それがロボットの挙動に影響してしまう。
次のグラフは実際のサーボから採ったデータではなくフィルタのシミュレーションのために作成したものだが、このように時々不連続な指令が出ることがあるようだ。

使っているサーボでは10mS毎に信号が更新されるのに対し、普通のサーボや今までのモータでは機械系の時定数が大きいためこのノイズがロボットの挙動に影響を与えることは無かったが、今回のモータでは前進中にノイズの影響で向きが変わってしまう場合がある。なので、次の大会に備えてこのノイズの影響を軽減するフィルタを考えてみた。

このような場合に一番出番が多いメディアンフィルタ。
メディアンフィルタは画像処理で優れたノイズ除去用フィルタとして一般的に使われている。
画像のように2次元データで無く音声などの1次元データでも重宝するフィルタだ。
理屈としては単純でデータを中心とするn個のデータをソートして真ん中の値をデータとして返すというものでnが大きくなるとソートの時間がかかるのが難点ではあるが、次のシミュレーショングラフで見ると今回のケースではn=5でも十分に効果がありそうだ。
ついでにもっとも単純なローパスフィルタも試してみたが、メディアンフィルタに較べて遅れが大きい上にノイズに振られる程度も大きくなってしまっている。
最後にメディアンフィルタ＋ローパスフィルタのシミュレーション、遅れは大きいがとてもスムーズなコントロール波形が得られる。

白線を検出して停止するセンサの調整で今日夕方先生が会社にいらっしゃった、その時に伺った話によるとブラシレスモータの性能が予想以上だということで嬉しそうな様子だった。
昨年のロボットに較べてスピードが1.5倍になったのと、特にブレーキ性能が優れていて本体の白線センサだけで土俵から落ちずにピタリととまることができるとのことだ。

カタログスペック上はブラシモータよりブラシレスモータが優れているものの、実際の土俵の上でその実力がどのくらい発揮できるかについては私の方も内心不安があったのでほっと胸をなでおろしている。
考えてみるとブラシレスモータのブレーキ性能が優れているのは当然だ、ブラシモータはブラシで相を切り替えるので常に２つのコイルにしか電流を流せないがブラシレスモータは全てのコイルに電流を流せるのだから。

JDEはGCCでコンパイルするためのmakefileを自動的に作るツールで、プロジェクトリストが基本情報となっている。

メインウィンドウ左のプロジェクトツリーがプロジェクトのリソースを表示している。

（１）はCPU定義で選択したディレクトリcpudefから読み込んだファイル。
GCCでプログラムをコンパイルしてROMに書き込める形にするには、ソースファイルの他にスタートアップ処理に関するファイルやメモリ配置を定義するリンカスクリプトが必要となる。
JDEではそれらのファイルをCPUの種類毎に用意してディレクトリcpudefの下に置いてハードウェアに合わせてCPU定義で選択出来るようになっている。

（２）はプロジェクトに含まれるソースファイルでディレクトリ毎に表示される。
ユーザーが書いたソースとライブラリに含まれるソースは同じ形で扱うことになっている。

（３）はインクルードファイルがあるディレクトリを示すアイコン。
ここに定義してあるディレクトリはGCCのコマンドラインに -I オプションで挿入される。

サンプルプロジェクトでのCPU定義保存方法の変更

プロジェクトにはJDE\cpudefに存在するCPU定義の場所だけを保存するか、CPU定義ファイルをコピーして保存するかを選ぶことが出来るようになっている。

「CPU定義をプロジェクトパスに保存する」にチェックを入れるとCPU定義ファイルをプロジェクトの一部として保存してJDE\cpudefを参照しなくてもプロジェクトを再構築できる。

stm32fのプロジェクトではメーカーが提供するライブラリの量が多くプロジェクト毎にライブラリをコピーするとプロジェクトのサイズが大きくなることから、これまではCPU定義の場所だけを保存したプロジェクトの形でサンプルプロジェクトを提供していた。
しかしバージョンアップに伴うcpudefの変更で以前のプロジェクトをそのまま構築するとエラーが発生することがありJDEを使い慣れないユーザーに負担を与える原因となるのでこれからは「CPU定義にプロジェクトパスを保存する」にチェックを入れてサンプルプロジェクトを提供するとともに、こちらをデフォルトにした。

現在相撲ロボット競技は限られた重量（３Kg)の中で出来るだけ出力の大きいモーターを使い そのパワーをうまくスピードと押す力に転換するかの戦いになっている。
トップクラスのチームはマクソンの RE40（φ40×71L 480g 200W 12V仕様）に40Vの電圧をかけるという無茶な使い方をやっているそうで、何試合かを戦うとコイルが溶けてしまうこともあるそうだ。
その先生は同じRE40の24Vタイプを22Vのリポバッテリーで使っていたのだが「もう少しパワーが欲しいんですが。」ということでブラシレスモータをお勧めした。
ちょうどその時に抱えていたテーマにブラシレスモータドライブボードの開発があったので、「こりゃ面白そうだ。」と特大容量のMOSFETを使って相撲ロボットにも使えるドライブボードにした次第。

モータドライブ用MOSFETにはIRF7759という75V連続375Aパルス640Aの大電流タイプを使って、銅箔厚も普通基板の4倍とするなどして数百Aのパルス電流に耐えられることを目標に設計した。
IRF7759は写真のようなコンパクトなパッケージだが基板ごとアルミブロックで挟んでやることで簡単に放熱板を取り付けることが出来る、試作レベルの実装にちょっとコツがいるがこのパッケージはとても魅力的だ。

どうしてブラシモータよりブラシレスモータが良いのか?

マクソンのブラシモータRE４０はコアレスモータと言ってローターが巻線だけで構成されていて鉄心が入ってない。

巻線の構造

コアレスモータは小型で高応答・高出力の特長があるが、相撲ロボットのような無茶な使い方をして巻線が発熱すると短時間で巻線の形が崩れる危険性がある。
またブラシは接触抵抗・火花によるノイズ・過電流で故障等の問題がある。

一方、ブラシレスモータは下のようになっていて巻線は外側の鉄心にくっついていて回転せずシャフトに取り付けた磁石が回転する構造になっている。

構成パーツは良く似ているがブラシレスモータの方がシンプルな構造で巻線が鉄心に接着してあるため放熱が良く無茶な使い方でも壊れにくいという特徴がある。
主なスペックを抜き出してみると下表のようになり圧倒的に軽量高出力で相撲ロボットでは有利なことがわかる。

特に機械的時定数の性能差は圧倒的だ、機械的時定数とはモータが定格回転数の６３％に達するまでの時間を示すパラメータだがブラシレスモータでは僅か1.72/1000秒で10000rpmを超える能力を持っている。
実際にモータを回してみると「カツン」という音と共に瞬間的に最大回転に達しているように見え、加速している状態は全く認識できない。

ちょっと不恰好だけど立って歩く練習の初めにはしょっちゅう転ぶだろうから念のため。