momonGa-5。開発報告書
チーム奥澤とは?
メンバー
奥澤(代表・メカ担当)夏目(メカ担当)益田(電気担当)飯田(ソフト担当)
社会人による、日曜大工的開発チーム
チーム概要
設立 :2009年4月~拠点 :東京・愛知・神奈川
資本金 :各人のお小遣い
momonGa。シリーズ150[m]級クライマー
momonGa。(2009年)300[m]級クライマー
momonGa-2。(2010年)
1200[m]級クライマーmomonGa-4。(2012年)
600[m]級クライマーmomonGa-3。(2011年)
momonGa-5。仕様
第五世代型 1200[m]超級 昇降機
特徴
サイズ :760×300×200[mm]重 量 :7[kg]積載量 :7[kg]速 度 :6[m/s]総工費 :30万円※人件費別
・安全な昇降 ⇒自由落下防止のため渦電流ブレーキ搭載 ⇒自律/手動の切替可能・環境測定能力 ⇒MP同等の測定機能をクライマーに内蔵・ペイロード比100%超 ⇒自重以上の物を運搬可能
仕様
1:運用フロープレゼン内容
2:自律動作フロー
3:各種技術
4:その他
momonGa-5。の自律動作フローの詳細を説明します。
momonGa-5。の基本的な動作方法を説明します。
・システム構成・自律・手動モードの切替・ベルト式動力伝達機構・うず電流ブレーキ・ペイロード
運用フロー
①タブレット上でパラメータを入力し、クライマーに転送
②クライマーのスタートスイッチを押す⇒自律昇降開始
③エンコーダで距離を測定し、指定高度まで到達
④上空で任意時間停止(観測/撮影タイム)
⑤下降開始、ディスクブレーキをインターバル動作し下降
⑥目視域到達後に手動モードへ切替、地上へ帰還
運用フロー 1
①タブレット上でパラメータを入力し、クライマーに転送
②クライマーのスタートスイッチを押す⇒自律昇降開始
③エンコーダで距離を測定し、指定高度まで到達
④上空で任意時間停止(観測/撮影タイム)
⑤下降開始、ディスクブレーキをインターバル動作し下降
⑥目視域到達後に手動モードへ切替、地上へ帰還
距離[m]
頂上まで(D1)
昇り減速開始(D2)
降り終点(D3)
降り減速開始(D4)
速度[m/sec]
昇り通常速度(S1)
昇り減速速度(S2)
降り通常速度(S3)
降り減速速度(S4)
昇り噛み込み解除逆走時(R1)
降り噛み込み解除逆走時(R1)
ブレーキ(0~16384)
昇り減速時(B1)
降り減速時(B2)
非常低支持(B3)
昇り噛み込み解除中(B4)
降り噛み込み解除中(B5)
時間[msec]
頂上・地上での一旦停止期間(ST)
加速期間(TS)
昇り噛み込み解除逆走期間(T1)
昇り無回転噛み込み判定閾値(T2)
降り無回転か見込み判定閾値(T3)
エラー判定比率(駆動ローラーの距離に足すする%)
噛み込み判定閾値
スリップ判定閾値
エラーチェック有り無し(ON/OFF)
運用フロー 2
①タブレット上でパラメータを入力し、クライマーに転送
②クライマーのスタートスイッチを押す⇒自律昇降開始
③エンコーダで距離を測定し、指定高度まで到達
④上空で任意時間停止(観測/撮影タイム)
⑤下降開始、ディスクブレーキをインターバル動作し下降
⑥目視域到達後に手動モードへ切替、地上へ帰還
運用フロー 3
①タブレット上でパラメータを入力し、クライマーに転送
②クライマーのスタートスイッチを押す⇒自律昇降開始
③エンコーダで距離を測定し、指定高度まで到達
④上空で任意時間停止(観測/撮影タイム)
⑤下降開始、ディスクブレーキをインターバル動作し下降
⑥目視域到達後に手動モードへ切替、地上へ帰還
計測ローラ
計測エンコーダ
運用フロー 4
①タブレット上でパラメータを入力し、クライマーに転送
②クライマーのスタートスイッチを押す⇒自律昇降開始
③エンコーダで距離を測定し、指定高度まで到達
④上空で任意時間停止(観測/撮影タイム)
⑤下降開始、ディスクブレーキをインターバル動作し下降
⑥目視域到達後に手動モードへ切替、地上へ帰還
気球1200[m]
<SENSING>・3D Acceleration sensor・2D Gyro sensor・GPS sensor
・Temperature sensor・Humidity sensor・Barometer
運用フロー 5
①タブレット上でパラメータを入力し、クライマーに転送
②クライマーのスタートスイッチを押す⇒自律昇降開始
③エンコーダで距離を測定し、指定高度まで到達
④上空で任意時間停止(観測/撮影タイム)
⑤下降開始、ディスクブレーキをインターバル動作し下降
⑥目視域到達後に手動モードへ切替、地上へ帰還
運用フロー 6
①タブレット上でパラメータを入力し、クライマーに転送
②クライマーのスタートスイッチを押す⇒自律昇降開始
③エンコーダで距離を測定し、指定高度まで到達
④上空で任意時間停止(観測/撮影タイム)
⑤下降開始、ディスクブレーキをインターバル動作し下降
⑥目視域到達後に手動モードへ切替、地上へ帰還
自律動作フロー
自律動作フロー
①基本動作フロー
②スリップ判定
③ベルト破断判定(モータ異常)
④噛み込み判定
正常時に行われる動作フロー
クライマーがスリップして上昇できない場合の動作フロー
モータに異常が生じた場合の動作フロー
テザーを噛みこんで進めない場合の動作フロー
自律動作フロー
①基本動作フロー
自律動作フロー
②スリップ判定
自律動作フロー
③ベルト破断判定(モータ異常)
自律動作フロー
④噛み込み判定
システム構成
システム構成
\\
\\
システム系 モータ系
システム系とモータ系を分離し、拡張性を向上
モータドライバの自作を見越し、
モータ系をシステム系から分離
長期的なプラットフォームとして、パンダボードを採用
制御ボードをKCB-WL3(KONDO)から、
Pandaboardへ変更。OSを搭載しマルチタスク対応
組込みパソコン積みました。
パンダボード
システム構成 モードセレクトSW
いくつかのモード(高度/速度等の設定)を本体に記録し、前面スイッチにて選択可能
地上付近の状態変化への対応
任意のタイミングで手動モードに切り替え可能
地上付近の状況変化(テザーが垂れる)に対応
プロポからの信号をCPLDで処理し、モード切替え
自律・手動
手動操作可能範囲(地上100[m]程度)
自律上昇 自律下降
手動下降
搬送力の向上
テザーへの動力伝達を、ローラ(線接触)から
ベルト(面接触)へ変更し、搬送力の向上
シンプル軽量な構成で多輪駆動と同等の搬送力
ベルト式動力伝達
旧:momonGa-4。 新:momonGa-5。
駆動部仕様
ベルト式動力伝達
回転数 :4884[rpm]直径 :28[mm]速度 :6[m/s]出力 :1200[W]方式
対向orオフセット
(組替え可能)
うず電流ブレーキ
ディスクブレーキ
計測ローラ(エンコーダ付)
モータ(エンコーダ付)
プレスケールによる搬送力の比較
テザーへの加圧状態を測定し、
従来機と遜色がないことを確認。
搬送力(ブレーキ時の静止摩擦力)20[kg]以上
ベルト式動力伝達
旧:momonGa-4。 新:momonGa-5。
自由落下防止
クライマー故障時の自由落下を防止するために、
渦電流ブレーキを搭載、運動を熱に変換する。
ワンウェイクラッチにより、メカ的に下降時に動作
うず電流ブレーキ
磁石N極
磁石S極
アルミ円盤
うず電流ブレーキとは
日本ガイシ株式会社HPより引用http://site.ngk.co.jp/lab/no64/
うず電流ブレーキ
ペイロードの多彩化
サンダバード2号方式を採用し、
様々な機能を持ったペイロードを選択式に搭載可能
ペイロード
電飾ユニット 飲料水タンク
展開式カメラアーム(自画撮り)
宇宙エレベーターガール(音声ユニット)
2013年8月* *日 * * * * [m]
かみんぐすーん
結果
1000[m]超級Climberの技術要素
◯メカ
ペイロード比向上
⇒ベルト駆動方式の最適化
ローラ(ベルト)クリーニング
⇒耐久向上&外乱影響対策
◯エレキ
ブラシレスモータドライバ開発
⇒高電圧/低電流駆動 回生
⇒エネルギー効率の向上
◯ソフト
Android搭載 ⇒カッコいい
技術開発動向
技術情報等をBlogで公開しております。
Blog:http://teamokuzawa.blog57.fc2.com/本資料もSlideshareにて公開済みです
情報公開中
宇宙エレベータ協会関係者及び、ボランティアの方々には、
技術競技会開催のためにご尽力戴きました。
ここに感謝の意を表します。
そして、発表を聞いてくださった方々に感謝いたします。
ご静聴頂き、ありがとうございました。
謝辞
Thank you.
付録
主要部品一覧表
品名 メーカ 品名 規格
モータ ロベ ドミネイターCA88-19 220[kV]/1200[W]
モータドライバ Turnigy Trackstar 1/5th Scale Sensorless 200amp 8s Opto Car ESC
34[V]/200[A]
バッテリー Turnigy Nano-tech 5000mAh 22.2[V]/5000[mAh]
メインボード - PandaBoard ES
ブレーキ SHIMANO BR-M375-L
ブレーキサーボ KONDO KRS-2542HV ICS 0.12[s/60°]/11[kgcm]
駆動ベルト 三ツ星ベルト 35-FL-400 35[mm]幅
孫ボード(制御) STMicroelectronics STM32F407
プロポ JRプロポ XG6 TRG
受信機 JRプロポ RG631B
3軸加速度センサ Strawberry-linux SEN-11486 ±16[G]
3軸角速度センサ 1000[degree/s]
3軸地磁気センサ 0.3[uT/LSB]
温湿度センサ Strawberry-linux SHT-11+SF -40~140 /0℃ ~100%
GPS G223
電流センサ TAMURA L01Z150S05