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磁気式エンコーダ

こんばんは

ここに追記しますが,自分はアブソリュートな角度を測定できるエンコーダを使っていません.
A相B相で角度を取得しています.(I相があればもっと良いのですが...)


今回は大会報告ではなく,皆さんお苦しみの磁気式エンコーダについて書きます.

自分も,9月下旬にハーフの機体を組みましたが,自作の磁気式エンコーダの値のブレが酷く制御どころではありませんでした.
そのときの速度ログがこちら↓

00_Raw velocity

エンコーダで測定された1msec間のパルスのカウント数から速度を算出しています.
条件は,0.25Vくらい(?)の電圧をモータに入力し,空回ししました.
ギアのかみ合わせはそれなりに良かったので,周期的な摩擦の影響はないものと仮定します.
つまり,タイヤは一定の速度で回転しており,エンコーダで正しく測定できれば一定の速度が測定されるはずです.

100~350mm/sの範囲でぶれており,とても制御に使えるセンサー値ではありません.実際にこの状態で制御をすると,周期的にカッカッと音が聞こえ,急激な加減速が起こります.

上のグラフを見ると,多少のずれはありますが,50msecの周期性があります.これはタイヤ1回転とおおよそ一致しております.
このエンコーダのブレを直すために,ローパスフィルタをかける方や,加速度センサーと組み合わせて自作磁気式エンコーダを使用されている方がいらっしゃいますが,私はエンコーダのブレが周期的である点に着目し,ブレを無くすことを行いました.


1回転分のブレを詳しく見るために,モータに一定の電圧をかけ,タイヤが一回転する時間の角度ログをとりました.(下図)

01_Raw angle

青線が理想ですが,測定された赤線は大きくずれています.

ブレが1回転周期なので,1回転は正確に測定できます.
今回使用したエンコーダの1回転のパルス数は2048なので,ある時間にパルス数を0とし,その時間からパルス数が2048になるまでの角度を測定し,グラフにしたのが上の図になります.

角度を補正するために,下図のような青線に対して赤線が対象となるグラフを作成します.

02_CorrectionTable2.png
↑11/14に横軸の単位を修正しました.

上図のグラフをルックアップテーブルとして用いて,エンコーダで測定された角度を補正します.
具体的には,
Sensor angle = 測定されたパルス数%一回転のパルス数
を求め,ルックアップテーブルを用いて補正します.
このルックアップテーブルを取得する作業を私は,エンコーダのキャリブレーションと呼んでいます(笑)

その結果がこちら(下図)
03_Corrected angle

青線が理想で,赤線が測定し.なんと良い線形であろう!
ただ,少し問題があり,さきほど1回転が正確に取れると書きましたが,じゃっかんの誤差を含んでいるようです.(プログラムミスなのかわかりませんが...)
なので,キャリブレーション後に回転を重ねていくと,エンコーダの補正が甘くなります.
そこで,キャリブレーションしてから2048回転後と4096回転後の補正後角度ログをとりました.(空回し)
なんで4096回転にしたかというと,32*32*90/タイヤ直径/円周率が確か4000付近だからな気がします.(少し前の記憶)

↓2048回転後
04_Corrected angle

↓4096回転後
05_Corrected angle

まあ,ちょっとずつ補正後の値がぶれてしまいますが,まあ現状は問題ないです.ローパスフィルターや加速度センサーを使わなくても走ってます.

最後に,空回しではなく,実際に走行させた場合の速度ログの比較.
(このデータを取ったときは,機構的な
磁石の回転ブレを無くす処置を行ったので,補正前のブレが少し少なくなっている)

↓補正前
02_01_raw_velocity.png

↓補正後
02_02_corrected_velocity.png

では,よき自作磁気式エンコーダーライフを!
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2016年学生大会

こんばんは

今週は学生大会に出場してきました.
今回は東京なので,泊まりはなしです.

何週間ぶりに,週末に,東京にいるのだろう(笑)
先週は中部地区(愛知),2週間前は九州地区(福岡),3週間前は東北地区(山形),4週間前が東日本地区(東京)
東日本地区大会とかはるか昔な感じが...ちょうどその頃ハーフが完成してゴール区画を出れた記憶が.

さて,話は学生大会に戻りまして,私は3種目(クラシック,ハーフ,サーキット)に出場しました.
まずは結果から!

クラシック:優勝!
ハーフ:3位!
サーキット:3位!

学生大会2016_02

今までのマウス人生の中で最も良い結果な気がします.
クラシック優勝の景品が...オリエンタルモータの目録,ペン,ホイール,トロフィー
ハーフ3位の景品が...ブラシレス(インナーローター型)
サーキット3位の景品が...ブラシレス(アウターローター型)
だったような気がします.ペンは春日先生からの贈り物だそうです.ありがとうございます!

ブラシレスについて少し詳しく.
インナーローター型は,去年の東日本や学生の景品だったブラシレスと同じですかね↓
ブラシレスマウスねぇ~
学生大会2016_03

学生大会2016_04

アウターローター型は,マウスの景品ではニュータイプ?
ジンバルかなんか作りたいなと思ってたのでとてもうれしい.O合さんに0.011秒差で負け3位になったけど,この景品なら3位で良かったです(笑)2位だとインナーローター型のブラシレスでした.(さすがに6個目はいらないw)
学生大会2016_05

地方大会での盾&トロフィーは出るところと出ないところが有り,東日本,九州,中部は1~3位に,学生大会は1位に贈られます.(北信越大会はまだ出てないので分からないです)優勝だけに贈るとは珍しい.優勝者だけに贈るということで重みが違うのでしょうか?受け取ったとき落としそうになるほど重かったので,家に帰ってから計量タイムです.さて”何こじまうす”でしょうか?
学生大会2016_01

さて,つらつらの景品紹介をしてしまいましたが,クラシックとハーフの最速走行動画でものせて終わりにしますかね.



クラシックは,上げられるパラメータを上げない操作ミスがあり,直進速が中部地区大会より遅くなっています.全日本ではこのようなミスをしないように,マイコンのソフトウェアの修正のみならず,人間側のソフトウェアも修正せねば.走行ごとに人間がパラメータを選ぶのではなく,マウスに選ばせたいです.



ハーフは,用意したパラメータ全部走りきることができました.(5走目にMAXいきま~す!と高らかに宣言し,操作ミスで最低パラメータで走るというミスを犯しましたが.)九州地区,中部地区の頃から目標としてた全面探索を成功させることができ,さらに安定して斜め走行をすることができました.これからは安定性を保ちつつどれだけ上のパラメータを調整できるかの勝負でしょうか.あ,あと32×32に対応しなければ...



余談.ハーフの出走は自分が最後で,5走目でMAXパラメータを選ぶことができなかったので,出走後すぐに審査員よりMAXパラメータを走らせてとの指令が飛んできました(笑) その時点でマウスの電源を切ってしまったので,迷路データが消えたとの旨を伝えると,じゃあ探索しなさいと.審査員こわっw.再びの全面探索.しかも大勢のギャラリー.何か語ってくださいという審査員.口下手コミュ障な私になんて高難易度な事を(笑) 途中からハーフ1,2位のI.Sysさんの2人も巻き込まれ,謎のトークショーに.どうやら横ストライプな服を着ているとハーフマウスが速くなるという結論になりました(笑) 北信越には横ストライプ着て行こうかな(?)

さてさて,もうそろそろ終わりにしましょうかね.
最後に,学生大会の運営ありがとうございました.そしてお疲れ様でした.
私は来年から社会人となり出場権を失いますが,来年からもずっと盛り上がる大会だといいなと願っています.

次に参加予定の大会は北信越大会です.これに行けば地方大会コンプリートできる!
では,おやすみなさい.





中部地区大会2016年

こんばんは

今週末は中部地区大会へ参加しました.
その結果について書きたいと思います.

参加した種目はクラシック,ハーフ,サーキットの3種目です.来年から働く会社の先輩方も何人か参加していたので,来年のアドバイスをもらったり,雑談や,各種目の準備をしていたらとても忙しい大会でした.(うれしい悲鳴?)
そのため,後輩の走行や他の人の走行を落ち着いて見れなかったのは少し残念に思いました.

さて結果ですが...
クラシック3位入賞
ハーフ4位
サーキット3位入賞
でした.

(写真はcoming soon!!!)

ラシックですが,特徴的な迷路でした.今年の地方大会はどの迷路も特徴的ですね.
パット見で4つに分かれており,長い直線と長い斜め,連続のV90度ターンが目につきます.
出走しているときには気づかなかったのですが,足立法で探索し,重ね探索や帰り探索をしっかりできないとスタート区画付近で遠回りしてしまう迷路になっていることを後輩との話で知りました.
中部地区01_クラシック迷路

探索をしっかりと行わないと最短経路が出ないことや,長い直線や斜めで見ている人にインパクトのある走りができること,経路導出をしっかり作っていないとターンが多い経路になってしまうなど,良い迷路だと思いました.

私は全面探索を成功させ,時間ベース最短経路導出アルゴリズムもバグ無く無事動き,もっともらしい経路↓を出せました.
中部地区02_クラシック走行経路

この経路↑ですが,走行難易度はそこまで高くないかなと思います.失敗するパターンとしては,長い直線で減速しきれずターンがずれることや,距離がずれ壁切れを見逃して壁に衝突,長い斜めで補正を行えずに柱に衝突でしょうか.あれ,書くと難しいような...

シミュレータでパラメータを少しいじる(具体的にはターン速を上げるor直線速を下げる)と,V90度ターンが連続する経路↓が選らばれました.

中部大会03_クラシック経路2

直線が長い経路が必ず有利というわけではなく,機体の特性によってターンが多い経路↑のほうが有利なのでしょう.V90は曲率半径が最も小さく,そのターンが連続するこの経路は難しいかもしれませんが,途中に1区画の直線があるのでまだ救いがあったのかなと思います.ここまでV90にされたらさすがに恐ろしい...

↓これが私の機体「しゅべるま~」の最速走行(5走目)です.

撮ってくれた後輩に感謝!直線速さは部室でも走らせたこと無い速度なので,走るかは心配しました.(部室でも大会でもパラメータを上げるのをチキるので....)このパラメータをチキるというのが意外といい働きをしているのかもと最近思ったり.

自分の機体でもこんなに直線速でるんや!って思った瞬間です.綺麗に走れましたが,ゴールの壁に激突.何が起こっているのかは精査中です.減速中に機体が浮いてしまって減速できてないのもしれません.最短走行をした4走とも壁に激突したので,美しい走りを目指している私にとっては見逃せない事象です.機体が壊れるのも心配だし....

さて,結果は3位でしたが,2位はjava松さん,1位は紫電改と赤い彗星な人でした.Mice bustersにbusterされました.く...全日本では負けない...

java松さんとの差は0.5秒差だったので,何をつめれば抜けるでしょうか.本人曰くまだまだ速くなるというのでどうしましょう.
とりあえず,ゴール壁衝突問題の解析をしましょうかね.

ーフもこれまた特徴的な迷路↓でした.180度ターンの連続とV90度ターンんの連続,どっちてクラッシュしたい?と言われている気分になりましたね.クラシックもハーフも同じターンや長い斜めで,まるで部室で走らせているようでした(笑)さて,良い迷路とはなんでしょうか?
中部大会04_ハーフ迷路

探索では,行きの探索でグルッと1周させられ,ゴールに入るまでにどんだけまわされるんだよと思いましたね(笑)
F川法を導入している時なら分かりますが,単純な足立法でここまでまわされたのは初めてかもしれません.さすがT先輩...(?)

帰り探査で失敗しましたが,途中までの経路を使い,無事経路を導出することができました.地獄と地獄,北周りの180度ターン地獄を選択したようです.↓
中部大会05_ハーフ走行経路

出走後の試走では全面探索が成功したので,もう一度走らせて見ると南周りのV90地獄のほうを選択しました.自分の機体は,やられるなら180度よりV90度のほうがいいのですかね(?).出走では探索していない部分があるので北周りが選択されたようです.↓
中部大会06_ハーフ経路2

↓これが私の機体「しゅべるま~じゅにあ」の唯一成功した最速走行(あとで再現)です.

とても180度ターンの連続が不安になる.その後は案外さらっと走ってくれたので,大会直前の金曜日にさくっと調整した値がたまたまあたったんでしょうか.

↓こちらがハーフの結果となります.
中部大会07_ハーフ結果3

ある場所にpHジャンプがありますね...
その場所が”宇宙の渚”というやつでしょうか.あの番組,好きでした.(そんなことはどうでもよくて...)
5.8秒,6.8秒,7.7秒,7.9秒ときて,その次が13.6秒,16.6秒と明らかにレベルの差が.
中部では斜め最短が成功し,とりあえずのレベルまではもってこれました.さて,この倍近い差をできるだけ埋めるのにはどうすればよいのでしょう.

今年はハーフ元年で地方大会も巡礼するということで,大会ごとに明確な目標を定めて製作を進めてきました.

東日本:機体を完成させ,スタート区画を出る
東北:探索成功
九州:最短走行成功
中部:斜め最短成功/全面探索成功

東日本から九州までは順調に目標を達成し,中部では斜め最短を成功させることができました!
が,帰り探査のときにクラッシュし,全面探索を成功させることができませんでした.学生では成功させたいです.

学生大会では,確実に探索を成功させ,安定した最短パラメータを作ることを目標としましょう!


大会の話はここまでにしましょう.それ以外の話!

会場へはてんちょ~の運転によるてんちょ~の車でいきました.往復1000km弱を1人で運転してしまうてんちょ~しゅごい.

後輩氏の車で行くので,土曜の朝,最寄の駅に朝7時で待ち合わせ.この少し前に電通ロボメカ工房のエヌがのさんがむくりとしたようです.




この時をもって「Mice VS ロボメカ」のどっちが早く会場へ着けるかダービーが始まったのです!
結果はMiceの惨敗.われらがMiceは到着したのが17時過ぎで試走会に参加できず.
浜松浜北まではリードしてたんですがねぇ~おっかしいなぁ~???
どうやら最短経路パスの生成にバグがいたようです(笑)

まあ楽しかったですよ!
ぐるぐる回る遊具がたくさんある公園とか,秋葉原神社とか,橋とか.

↓秋葉神社本殿
中部大会12_観光5

↓大会の成果を祈る人
中部大会11_観光4

↓ひしゃくの数が凄い.行った時は人が余りいなかったけど時期や時間がよければたくさんの人が訪れるということだろうか
中部大会10_観光3

↓秋葉神社の上社に行く途中にあったつり橋
中部大会08_観光1

↓このつり橋,原付走れるって書いて歩けどマジかよ!って思ってたところに郵便な人が.マジか!
中部大会13_観光6

まあ,お楽しみのおかげで試走できなくなったわけですが(笑)

試走会には間に合わなかったですが,懇親会には間に合いました.
マウサーの方々との飲み会は楽しい!そして色々ためになる話も聞けました!
来年も参加したいなぁ~(遠い目)(私が就職する会社に今年入社した先輩がこれなかったんです)

学生ということで,少し安くしてもらえました.キャッシュバックという形で.
ありがとうございます!その形がこちら↓
中部大会14_キャッシュバック2

な...ななななななんで私がプリキュアおじさんだということを....ぷいきゅあ がんばえー(嘘です)

帰りも,途中で高速をおり静岡在住の同期とさわやかでご飯を食べたり,同志フリーウェイを楽しんだりと帰宅時間が遅れる遅れる.

ロボメカな方々が家に到着とのツイートをしている頃



一方我々は...
中部大会15_フリーウェイ

_人人人人人人_
> お山の中 <
 ̄Y^Y^Y^Y^Y ̄

その後,一足先に全日本大会会場に到着しちゃっTARITARI
中部大会16_全日本会場

家に着いたのは0時半くらいでした(笑)

車を出してくれたてんちょ~は,私を家のそばでおろした後金町まで他の人を送り届け家に帰ったそうですが,2時過ぎだったとか.
つかもん.そしてありがともん.


さて次回は学生大会.今週末.地方大会マラソンも残すところあと2つになりました.
体調とマウスに気をつけ完走(ダブルミーニング)を目指さねば.

では,また!



東日本大会

こんばんわ

大会後すぐにブログを書かないと長期間放置する傾向があるので,これからはすぐに書くことにします.

本日は東日本大会へ参加してまいりました.

運営の皆様,大会を運営してくださりありがとうございます.また,お疲れ様でした.

結果はもう出てるようですね(T本先輩のブログを見て気づく)
https://sites.google.com/site/mouse3216east/toppage/contest

私が参加した種目および結果は,
1. クラシック : 準優勝
2. ハーフ : R(スタート区画は出れました)
3. 支部サーキット : 4位
です.

2016_1013_景品
2016_1013_賞状


今回もMiceは例に漏れずMiceの創造神(Mice Busters)にBustersされました.ぐぬぬ.

クラシックは去年の機体(しゅべるま~ 旧姓:dritte)での出場で,探索のターン以外全日本から何も変えてないです.
最短走行のターンは多少ずれても大丈夫とうことでしょうか?1年近く前に調整したパラメータで走れるのは驚きです.
そろそろ去年の機体からアップデートしたいところですが,(去年の全日本と全く同じ状態で今年の全日本に出るのは寂しい...)時間が取れるかどうか(時間が無いというのは言い訳ですよね...グヌヌ
やるとすれば,今の吸引用モータでは吸引力の限界を感じているので,モータを変えることでしょう.
モータとFETとダイオードは買っていて,部品はそろっているので,壊すというリスクを負うのと時間を確保すれば...
やるとすれば学生大会終わった辺りでしょうか.

今のままではBusterされるのみである.さらに,Barracudaとか言う人が黄色いアヒル?を鳴らしながら良いタイムをたたき出しているのである.先輩からMiceはちょろいと言われ,後輩にはすぐそこまで追いつかれ,じつはかなり頑張らないといけない年なのでは?

ハーフは今年の新作(しゅべるま~じゅにあ)での参加です.先週の水曜日(9/21)からハードの製作を開始しました.なんとか東日本に間に合わせようとしましたが,人間的な生活をしたらムリでしたorz
学部4年の頃の自分なら,研究室に泊り込み,間に合わせたのかもしれませんが...
現状フィードフォワード制御のみでは走らせることができるので,スタート区画からは出ることができました.
東北大会では探索を成功させられたらいいなと思いますが,エンコーダが思ったより酷い状況であることが帰宅してからの作業で判明.暫くは,エンコーダをどうするかに時間をとられそうです.
2016_1003_しゅべるま~じゅにあ


サーキットは3走のうち1走目しか走れない大失態.
高速走行時に制御が不安定になり,姿勢が崩れ失敗しました.
部室での走行では壁制御を入れないと不安定にはならなかったので,壁制御が原因か.また,壁制御をするほどDutyに余裕が無いかですかね.
なんにしても,高速走行時の制御は見直す必要がありそうです.
そういえば,サーキットではBarracudaにBusterされました.ぐぬぬ.FND...つよい...0.088秒差...
ネタキャラの様相を呈しながらしっかりと成績を残していく.私が将来Bustersになったときの脅威であり,期待の後輩である.
自分が走っていた迷路では3位だったので,表彰はもらえるなと思っていたら,某O氏がさりげなく自分のマウスの撃墜パラメータを用意して見事Busterされました.結果は4位.ぐぬぬ.

ぐぬぬ...が多かったですが,東日本はマウスシーズンの開幕を告げる大会で,これから6週間連続で大会が開かれます(東日本を含む)
今のところ自分は全部に参加する予定です!(来年からシャカイジンなので今年がラストチャンスかも...)
地方,また全国大会であったらよろしくお願いします.

では,大会で会いましょう!

おやすみなさい.




金沢草の根大会旅行①

こにゃにゃちわ~

この歳になって始めてCCさくらを観ております.

さて,今回は7月17日に開かれた金沢草の根大会旅行①についてお送りいたします.

7月15日

金沢大会へ出発したのは7月15日(金曜日)深夜.夜通し運転です.私はですね,朝早起きで行きたかったんですよ.多数決で負けました(笑)

金沢草の根大会への経路はこちら.関東からなら上信越道または関越経由で北陸道から行くのが通常でしょう.みんな頭のネジが外れているのか,山を突っ切るコースです.



よった観光地(?)は,①奈川渡ダム,②新穂高ロープーウェイ,③白川郷,④白山白川郷ホワイトロードでしょうか.

①奈川渡ダム

自分はダムに詳しくないので分からないですが,一緒に来ていた人からこのダム構造は古いと教わりました.まあ,それは置いといて,高いですね.さらにダムが反っているので上からのぞくと恐ろしい.違うダムの話ですが,イッテQでイモトがダムをクライムしたとか.よく反っているところを登れるなと.上からのぞくだけでも足がすくみますわ.

2016_0716_01.jpg

2016_0716_02.jpg

2016_0716_03_1.jpg

②新穂高ロープーウェイ

ロープーウェイの麓.凄く秘境に来た感じ.よい.定期的に山肌を見たくなる症候群なのです.上はきっとはれて雲海が見えるはず!(フラグ)

2016_0716_04.jpg

開場前についてしまったので,写真でも撮りながらぶらぶらしていると,…!?どこかで見たことある配色が.すごくキムワイプ.

2016_0716_06.jpg

さて,期待を膨らましながら搭乗である.新穂高ロープーウェイは,第一ロープーウェイと第二ロープーウェイがあります.まずは第一へ乗り込みます.第二のほうが,距離が3倍?くらいあります.ロボットをやっていて察しのいい人なら,第一で上がってきた人を第二で輸送しきれないのでは?と思うかもしれませんが心配後無用.第二は速度も早いし,二階建てで定員も多い.人/時間 が同じ位になるように設計されているようです.

2016_0716_07.jpg

第一は短い印象でした.降りてから少し歩いて第二乗り場です.第一より速度が速いためか,鉄塔を超えるときのゾワって感覚が強かったですね.

2016_0716_08.jpg

到着☆

2016_0716_09.jpg

はい曇り.暫くいましたが,雲が時折切れたもののダメでしたね.係員の話だと,試運転時は山々が見えていたとか.麓にいるときにライブカメラでは見えていたので30分遅かったか…

2016_0716_10.jpg

③白川郷

ロープーウェイを後にし,白川郷へ.行く途中の道が酷かった(笑)高速道路を使わずに,国道360号を使ったためです.はい.アタマオカシイですね.



白川郷では飛騨牛を食しました.上手い!お財布は軽い!

2016_0716_11.jpg

入ったのはこの店.立派なかやぶき屋根です.

2016_0716_12.jpg

2016_0716_13.jpg

白川郷は晴れていますが,ライブカメラで見たところ穂高はまだ曇り.あの辺りは7割近く曇っているらしいです.3回行かないと景色が見れない計算...

2016_0716_14.jpg

④白山白川郷ホワイトロード

自分が運転していたため,写真は撮れず.くぅ.運転もしたいし,写真も撮りたい.この2つの妥協点は高画質のドラレコを作るところか.ハンドル角というか車の進行方向に向く制御を組み込んだジンバルに,カメラ置けばいいんですかね.

まあ,それはさておき,白川郷から登る登る.この道は.あとでGPSログを見ると標高1400m付近まで上がったようです.高いところから見る景色が好きな私得な道ですね.志賀草津高原道路とか好きです.(あそこを超える道が無くて困ってますが…)

金沢着

東京出発から16時間(時刻16時)やっと金沢到着です.金沢遠いわw(高速つかえw)

2016_0716_15.jpg

夜は,偶然(?)金沢で会ったMiceのNse先輩と一緒に海鮮丼を食べました.

ん~さらにお財布が軽く…まあ,美味しいのでヨシとしましょう.

次回はマイクロマウス中心で!


2016_0716_16.jpg
プロフィール

tennisyi

Author:tennisyi
現在、東京理科大学miceに所属しており、マウスを制作しています。
目指せハーフマウス脱初心者!

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