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【ロボット紹介】2019 回路 ~スーパーキャパシタ編~

2020.05.27

今回の活動レポートでは、RoboMaster2019 Japan ウィンターキャンプ頃から開発を進めていたスーパーキャパシタについての解説をします!


Winter Campに出場し準優勝で終わってしまってその敗因を追求した結果、マシンの性能差で負けたのではないかという結論に至り、スーパーキャパシタの開発に取り掛かりました。 このスーパーキャパシタというユニットは、マシンの電力制限による機動力を大容量のキャパシタで一時的に緩和することによって通常よりも長い時間機動力を得ることができるユニットとなっています。

この技術は多くの中国のチームが使用していてそれを見習う形で導入しました。日本語の資料が少なかったため構想から設計、開発までにかなりの時間を必要としました。 回路は電力制限を守って充電を行う回路とスーパーキャパシタが乗っている回路の2つからなっています。

上図は電力制限を守って充電を行う回路で、降圧DCDCコンバーターをベースに設計されました。
電流と電圧を計測する回路から電力を計算し電力制限を守るような制御を行っています。

上図はスーパーキャパシタの回路で、2.7V 50Fのキャパシタを10個直列にし、27V 5Fのキャパシタを実装しています。
各コンデンサ間には電圧のバランスを取るための抵抗、周波数特性をよくするためのセラミックコンデンサ、逆接対策のダイオードが入っており、耐圧が十分に取れない分安全性は高く設計しています。
まだまだ未完成な部分も多く、課題点も色々と残っています。

今回の回路の紹介はここまでです!
次回はRoboMaster2019 Japan ウィンターキャンプに出場した歩兵ロボットの制御について解説します!
お楽しみに!!

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【ロボット紹介】ウィンターキャンプ2019 ヒーロー ~制御編~

2020.05.12

今回はRoboMaster2019 Japan ウィンターキャンプに出場したヒーローロボットの制御について解説します!!

ヒーローロボットはウィンターキャンプから追加されたロボットで, 攻撃力が高く, 大会において重要なロボットとなっています.そのため,できるだけ敵に倒されないようにして攻撃できる時間を長くする必要があります.
そこで無限回転機能と呼ばれる,シャーシと砲塔を別々で回転させる機能を実装することで狙いを定められにくくしています.スリップリングと呼ばれる部品があることにより,砲塔を同一方向に向けたままシャーシを旋回させることができます.このとき動力の伝達にタイミングベルトを使用していたため角度を初期化するための動作が必要になってしまいました.そのため復帰直後が弱くなってしまうという欠点がありました.現在改良されたヒーローロボットはこの弱点を克服しています.

また,ヒーローが撃つことができる42mm球は大きなダメージを与えられる代わりに球数が少ないため1球当たりの価値がとても高くなっています.そのため射出精度を上げて確実に当てられるようにする必要があります.
私たちは42mm球の射出のためのローラー駆動モーターにM3508を使用しました.理由は回転数の情報をフィードバックすることができるためより正確にローラーを回転させられるためです.モーターから得られる回転数情報をもとにメインマイコン内でフィードバック処理を行っています.

次回はRoboMaster2019 Japan ウィンターキャンプに出場した歩兵ロボットの射出機構について解説します!
お楽しみに!!

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【ロボット紹介】ウィンターキャンプ2019 ヒーロー ~回路編~

2020.05.06

今回はRoboMaster2019 Japan ウィンターキャンプに出場したロボットの回路について解説します!

ウィンターキャンプでは新たにヒーローロボットが追加されたこともあり,回路も新しく作成しました.
相手からの被弾率を減らすために足回りのみを無限回転する機能を追加するために「スリップリング」を使いました.そのため,このロボットの回路を作成する際に最も大変だったのは回路構成の構想でした.

原因としては「スリップリング」を使うことで配線数の制限ができてしまったためです.
これを解決するためにロボットに使うモーターをブラシレスモータのみにして,CAN通信によって制御することで配線数を抑えました.
上の画像は実際に使われたロボットの回路構成です.

CAN通信のバスが2つありますが,これはDJIのESCが1つのバスに対して8つしか接続できないため,後に追加されるエンジニア用に作成しました.

また,「Control Board」や「UART to CAN Conversion Board」などのマイコンボードに直接24Vが入力されていますが,基板内で5V,3,3Vに降圧して使用しています.

上の2枚の画像は試合で実際に使われた「Control Board」と「UART to CAN Conversion Board」です.
今回の回路を作成する際に気を付けたことは,サイズと厚みです.
もちろん回路の中身も重要ではあるのですが,使いやすさを重視したかったのでなるべく表面実装部品を使い部品を密集させることで小さく収めました.

回路図を見せながら紹介したいのですが,今回はここまでにします!
何かしらの形で回路データを公開できたらなと思っているので楽しみにしておいてください!


次回はヒーローロボットの制御について解説します!!
お楽しみに!!

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