R&D daily

支部例会に参加。
講演会、総会、試走会と盛りだくさん。２次会も盛りだくさん。
楽しいひと時を過ごす。

試作ステッパーご披露。ドライバーを持っていけばよかった。
まあ、あんな感じです。もうちょっとレイアウトを変更したものを検討中。

今年もこの季節になったようで、学生さんの新顔がちらほら。

こういうときのために、ちゃんと走るマウスを、１台は維持しておくのがいいのだけれど。
今日もってった、BasicMouse/DCは充電がいまいちだったか、タイヤが劣化していたせいか、へろへろだった。

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さて、本人の充電完了したところで、試作機の基板の続きをやろうか。

実作業の合間、いろいろ妄想する。

マウスではなく、実車の話。
専門ではないので聞きかじりなのだけれど。
マウスの迷路のようなタイトコーナ（というにしても、あんまりなレベルだけれど）では、ステアリング機構や操舵方法というよりは、やサスペンションやデファレンシャルのほうが比重が大きいようだ。
競技で言うとジムカーナとかか。

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やはり、スムーズな走行ラインをとるためには、なるべく車輪の周速と対地速度を適正に保ちたい。
好ましくないずれは、どちらにせよ走行性能の低下をまねく。

しかし周速はともかく、スリップアングルも刻々と変わる状況で、何かで誤差を検知してあわせこむなんて、現実的でないように思う。
実車のデファレンシャル機構は、パッシブな動作をするので、その点では優れている。
その時点で（できる範囲で勝手に）最適にバランスする。
人間がやらければならないのは、トータルでの入力値を決めることだけだ。

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じゃあ、もっと実車でデファレンシャルをセッティングしてもいいようなものだ。
もちろんそのとおりで、デフセッティングがびったり決まると、病み付きになるほど、車が速くなるらしい。（よく曲がるようになる）
デフセッティングの迷宮に、誰しも一度ははまるとか。

しかし、デフは回転部品で、通常そう簡単に分解できないところに組み込まれている。
セッティングを外した！と思っても、そう簡単に調整できない。（作業に数時間かかる）
で、結局現実的に、わりとオールラウンドなところに落ち着くのだとか。

そこでF1などでは、調整機構を機械式から油圧アクチュエーターに変更し、外部のコントロールユニットでアクティブに制御するような手法がとられている。

これで、パッシブな範囲を超えて、駆動力などの配分を調整できるようになる。

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あたりまえだけれど、ステアリングの制御だけでは、アンダーステア、オーバーステアを打ち消すことはできない。
それができるなら、アンダー、オーバーの話はなくなってしまう。

ステアマウスこそ、駆動力の配分の制御で性能を上げられるのではないか、と思う。

まあ、実力が遥かに足りないのが現状なので、いつかそんな領域までいけるといいのだが．．．

忙しくなりそうな、そうでもなさそうな、なんだかなあといった日々。

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L/Oをはじめてみたりする。
普通の人は、CADを使ってL/Oするのだろうけれど、私のマウスは基板でフレームを構成するスタイルなので、いきなり基板CADから始まる。

大概、基板外形が上面図になるので、それを元に、シルクレイヤで3面図を描いて適当に検討。
大体の形が決まったら、そのフレームの上にCPUやらコンデンサやら、部品を載せていく。
なんとか載ったら、最後が決戦、いや結線。

バッテリー以外のワイヤは使わない。根性でつなげる。
基板内でのジャンパはともかく、基板外との配線は必ず切れると思っている。

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なんだかステッパーを考えていても、進歩しているのかどうか怪しい気もする。
しかし、考え続けないことには進歩もないし。

当面は、去年のマウスの性能を基準に、20%くらい向上したい。
まあうまくいって20%あげられたとしても、去年のレベルに今年追いつくだけなので、もっと高い目標をもつべきなのかもしれないけれど。

迫力の6輪、切れ味のシンガポールマウスや、技の韓国マウスなど。
全日本上位に並ぶようなところと、しのぎを削るような走りができるようなマウスが作れたら、これは楽しいだろうなあ．．

追いつくためには、継続しかないと思い、精進の日々。

週末の支部例会用の資料を、まとめ始める。
とりあえず、去年の大会に出したマウスの紹介でいこうと思う。

本命のマウスは、03年から使っているものだということもあるし、まあなんというか、本命の詳細は非公開ということで。
．．．．隠すほどの物ではないかもしれないが。

去年新作したBasicMouse/DCの内容をまとめる。
本命マウスではないとはいえ、いろいろ新規トライを入れている。
結果は目標としたところまでは到達できなかったけれど、本命で怖くて入れられないようなネタを、いろいろ試すことができた。

ここで得られたノウハウが、次の本命マウスに継承される。

マウスネタではないけれど。
あちこちで紹介されている、受動歩行併用２足歩行ロボット。

http://www.sciencemag.org/feature/misc/hp_jumps/robots/index.html

これはすばらしい。
両足で自由度が10以上あるとは思えないけれど、無理は無い感じ。

こういうのならば、作ってみたい気がする。楽しそうだ。
ちょっと自宅で楽しむには大きすぎるけれど。

ノートPC再セットアップ。

すごく久しぶりに４時間以上かけてデフラグを実行したら、２度とwinが起動することはなかった。
まあ、よくあることだ。
ファイルのほとんどは、USB HDDとデスクトップ環境にバックアップがあるので、ほとんど被害なし。

しかし、作業環境の復旧には時間がかかる．．．．

ホイール部品、1セット2個完。
２輪マウスのよさは、その構成部品の少なさだ。

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初心者向けの２輪マウスL/Oだけれど、機体運動で本質的に優れた点を持っているような気がしている。

以前から言われているように、コーナリング中に内輪が路面から浮いてしまうようなことがあるとアウトで、２輪の最大の弱点だけれど。
逆に何らかの方法で路面を離さなければ、軌道修正を駆動トルクの制御のみで行えるのは、有利な点のような気がする。

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機体の運動中心の前後に接地しているステアマウスでは、操舵と駆動力配分の、応答の異なる２つの系の連携が必要になってくるような気がする。高速に応答させるためには。

本質的に外乱に対して強いけれど、いざ修正が必要になると、なかなか動かないといったイメージを持っている。

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今の時代は大会結果からみると、ステアマウス、非ステアマウスの実力が拮抗している様に見える。

具体的にはわからなけれど、いつかはステアマウスを自分で走らせてみたいと思う。
当代を代表するステアマウスの6輪からは、目が離せない。

ステッパー作業中。

レイアウトをいろいろ考えるのだけれど、やっぱりいきなり基板を描いて作りたくなったかも。

いつも頼んでいる仕事の速い基板屋さんも、OLIMEXなみの値段（４～５日納期で$89）のサービスも始めたし．．．
小さい両面基板３枚で、シルク、レジスト無しだけれど。

．．．いやいや、成立性を見極めてからだ．．．

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いや、その石なんですけど．．．
エラッタあったのか．．．そのうち再チャレンジしてみよう。機会があれば．．．

CANについてつれづれ。

目的によってはお手軽に使えると思うのだけれど、今ひとつリアルタイム性に欠けるような気がする。
全体で数msecの時間軸の揺らぎを許容できるようなものなら、いいのかも．．．

データ更新の（平均）頻度はともかく、多数のデータの同時性を要求されるようなところに使うと、あまりうまくいかなかった．．．

パケットのデータサイズが0～8バイトからだと思って、あきらめたのだけれど、実は別の方法があるのかもしれない。

自分の使い方が、間抜けだっただけかもしれないけれど。
どなたかご存知でしたら、ご教授ください（できたらこっそり笑）

どうもマイナーなものなのか、情報がなかなか無いようなので．．．

ミニッツのホイールに、レインボープロダクツのジュラコンギヤを取り付ける。

ギヤのスリーブ部分を取り外し、ホイールにはまるように寸法を詰める。
精度のいい加工は無理なので、大体のところで妥協しておき、後はエポキシ接着剤で固めてしまう。

ギヤにはまる側は、ベアリングを取り付けるために、Φ６の穴を開ける。
セレーションの径が約7mmで、ホイールにはまっている側の径も6mmなので、やりすぎると貫通してしまう。

出来は、まあこんなものかな。自分の加工に高望みしても先に進まないので、これでいいことにする。

昨日の夜から、netに接続できなくなっている。
復旧に時間がかかっているようだ。週末だからなのか？

情報収集もままならぬ。
淡々とマウス作業

今週は、風邪から始まり、自分の古いソースコードに翻弄される日々が続いている．．．．いやー、はまった．．
残念ながら、マウスどころではない。マウスネタもなし。
自分のせいなので仕方ないが。

こんなコード書いたっけ？＞２年前の自分

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ステッパーに可能性が見出せるのか、否か。
．．．いや、当然見出したくてやってるのだけれど。

週末？来週？うーむ。

体調は持ち直したものの、休んだ分のツケがきた。よりによって、ここか．．．
ステッパーの基板の切り出しをしたかったのだけれど。
まあ、しかたなし。

来週末は支部例会。
話をする番がくるので、時間をみて、まとめておきたいのだが．．．

風邪をもらってしまったようだ。

頭も関節も痛い。
腰周りもだるい。熱っぽい。
食欲はあるので、普通に食べると胃がずしんと痛い。

まいった．．．今日はもう寝ます

うーん。どうも、モーターの特性がつかみきれないようだ。
直線加速は大体思ったとおりなのだけれど、それに対して姿勢制御やスラローム走行の時の限界が低すぎるような気がする．．．

もっと軽くしなければならないのか、ギヤレシオの問題なのか、はたまたトレッドなのか．．．

スペアのジャンクモーターもやってきたので、もう１台、別L/Oを組んでみるか？

このマウスは歴代（BasicMouseも含めて）のマウスの中で、抜群に低コストだ。部品代は充電器を除き、１万円くらい。昇圧回路も含めて。
このスペックで、それなりに走らせられると楽しいとおもうのだけれど。

今日も充電中．．．．
充電中に日記を書く。いつものペースにもどる。

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本命をどうするか、いまだ白紙状態なのだけれど、ひとまず目先のことに片をつけよう。

横壁センサと車軸の位置関係が近すぎるようだ。
ターン前の位置補正に支障をきたすかも．．．

sh-elf-gcc環境構築。

割り込みがうまく動かなくて、しばらくはまったけれど、単純ミス。
なんとか、うまく動くようになった。

割り込み許可レベルの設定のために、srに値をセットするためのマクロ。
いろいろ書き方があるようで、どれもいまひとつよくわからなかったので、初めての試みとして、自分で書いてみた。
なんとかうまく動いているようだ。

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これで自分で使っている現行マイコンの環境は、一新。すべてそろった。
野望への第一歩。

さて次は．．．

gcc続き。
sh用の環境整備。コンパイル、インストールは特に問題なく終了。

．．．いや、インストールのときに、ディレクトリが無いといわれて中断した。
ディレクトリを手動で作り、再度インストールでokとなった。
（参考 JDE開発日記）

とりあえず、コンパイルはできているようだけれど、リンクするためのスクリプトと、スタートアップがまだ。

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ARMは、もともと秋月環境でやっていたので、そのまま持ってくればよかった。
H8はtinyだったこともあって、リンカスクリプトもスタートアップもシンプルだった。

sh2はさすがに量が多いので、ベステクのGDL添付の当該ファイルを参考にさせてもらって、がんばって構築中．．．．

bm05e、ステッパーのソフトをgccでコンパイルできるように、シンボルを修正。
あっさり動く。動き始めれば、なんてことない。

調子に乗ってspritfを使ってみると、リンクモジュールが30Kbyte近い。問題のlibgcc.a だ．．．
H8Tinyのflashの大半を使う。こりゃ無理だ。

まあ要するに、必要なら自分で書けよ、というのがgnuのスタンスなのか。
ひとまず、sprintfはやめとこか。

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さて、次はshでもいってみようか。
そして、その次が本命か？

h8300-elf-gcc　続き。

やっとこH8環境で、ツールチェインが動くようになった。
リンカスクリプトの先頭で、

OUTPUT_ARCH(h8300hn)

とやっていたのがまずかったようだ。（多分）

OUTPUT_ARCH(h8300h)

とすると、うまく通った。気分的にはノーマルモードに指定しなきゃいけないんじゃないか、と思ったのだけれど。
スイッチに　-mnてのもあるので、これでいいのかな。

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今回H8用に使ったものは、

binutils-2.14
gcc-3.3.2
newlib-1.11.0

binutilsは、2.15ではgccの生成に失敗したので、2.14を使った。
armでは2.15で問題なかったのだけれど。
まあ、そのうち、なぜかは分かるようになるだろう。多分。

gccのスイッチは、いろいろあって、いまいちワカランと思っていたのだけれど、環境を構築する手順をふんでみると、なんとなく分かるようになったかも。

マウス作業。
姿勢制御がいまいち。まだまだ実力をはかるまで至らない。
軽量DCでは姿勢制御でも、かなり無理がきくのだが、ステッパーではそういうわけには行かないのを思いだした。

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充電中は、gccチャレンジ再開。
どうも、リンカスクリプトがまずいような感じ．．．
ノーマルモードとアドバンスモードのミスマッチっぽい。

３年位前に、森永さんの所の掲示板で話題になっていたような、違うような．．．いまさらログなんてないだろうし。

今日は終了、明日はそっちの線で攻めてみよう。

最近、gccをさわっている。

構築済みの環境は、JDEやベステクなど、たくさんのところで配布されているので、それらを使えば簡単なのだけれど。
ちと考えるところあって、ソースから構築してみている。

H8の環境を作っている。
コンパイル、インストールはエラーなくするのだけれど、ターゲットのソースをコンパイルすると、-lgccがどうとか(?)エラーが出てしまう。
環境変数を設定しなきゃいけないわけでもなさそうだし、やっぱり構築の段階でしくじっているのだろうなあ。
うーん．．．

その前にARMの環境も構築してみた。
こちらは秋月のARM7ボードでLEDをぴかぴかさせるところまでいったので、H8もいけるだろうと思ったのだけれど、なかなかそうは簡単にはいかないようだ。

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今まではメーカー製のコンパイラばかり使ってきていたので、文化の違いに、くらくらする。

webに情報はあふれているのだけれど、gccとはそういうものなのか、なかなか再現させられない。
もっと触り込んで、文化を身につけなければ使いこなせないのか。

野望（？）までは、まだまだ遠いなあ。

今のマウスの開発コードをbm05eとする。
低コストユニバーサル基板マウスということで、性懲りもなくBasicMouseのラインナップとする。

走らせているとトルク不足を感じることがあるので励磁方法を変えてみた。
最初は1-2相励磁を使っていたのだけれど、2相励磁にしてみた。結果はなかなかよい。

ふと疑問に思ったのだけれど、バイポーラステッピングモーターの1-2相励磁って、OFFの期間でHブリッジをうまく制御しないとまずいような気がする。
DCモーターのときにやったあれだ．．．

ステッパの場合、ブリッジはON（正）-OFF-ON（逆）-OFFを繰り返すのだけれど、OFFのときは還流回路を形成しないようにしないと、次のステートに速やかに移行できないような気がする。
次のONのために、モーターに流れる電流をすばやく0にする必要がある。
L6227のデータシートを見ると、ブリッジOFFのタイミングでは、上側のFETが両方ともONするようになっている。まずい．．．

DCモーターのPWMならいざ知らず、ステッパーではいいところはないな、これは．．．

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というわけで、2相励磁に変更。

しかし今度は、またLT1170が熱くなってきた。
この使い方でレギュレータが熱くなるはずはないので、少し増えた電流の分で、またしてもコイルが飽和しているような気がする。

また少し相電流を減らせば収まると思うので、その方向で調整してみる。
でも、作りこんでいるので、抵抗の交換といっても面倒なのだよなあ．．．

いろいろせわしなく、作業もままならぬ。

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ステッパの速度を稼ごうと思い、昇圧回路の出力電圧をさらに１セル分上げ、相電流も３割増しとした。
なんとなく、ちゃんと動いているような気がしたのだけれど、なんだか電池の消耗が激しい。
ためしに、電流を測ってみる。

平均4A以上とでた。こりゃまずい。インダクタが飽和している．．．
やっぱり設定からあんまり外してもダメなんだよなあ。
ついつい色気を出してしまうのだが。

相電流を心持下げると、モーターホールドで1.6A平均となり、こんなもんか。
磁気飽和しないところまで下げると、急激に電流は下がる。

これで、750mAhの電池で30分くらいはいける。（はず）

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昇圧回路は、ステッパーマウスとは切っても切れない、キーパーツのひとつ。
その重要な部品であるインダクタは、なんだか得体の知れないパーツのような気がしていた。

いまは、なんとなく分かるようになったかもしれない。

以下、ちょっと怪しげな昇圧回路の話。
．．．間違ってたら、ごめんなさい。

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インダクタはエネルギーをためられる。ちょうどバケツに水をためるように。
（フライバック型の）昇圧回路は、このバケツをつかって電圧を上げる回路だ。（その分、出てくる電流よりたくさん入れないといけない。当然）

スイッチング周波数は、ざっくばらんにこのバケツでくみ上げる回数。
昇圧回路の出力は、このバケツの容量ｘ汲み上げる回数ｘ効率で決まる。


続く．．．．

バケツの容量であるところの、インダクタにためられるエネルギーは、１／２ｘインダクタンスｘ電流の自乗（ジュール）。
教科書どおり。

インダクタンスをなるべく大きく、なおかつ電流をたくさん流すほど、１回にくみ上げられるエネルギーが多く取れ、出力が稼げる。

しかし、インダクタンスを大きくすると、電流が変化しにくくなり、スイッチング周期を短くできない。

入力電圧が一定なら、スイッチング周波数とインダクタンスはトレードオフになる。
スイッチング周波数をあげたければ、すばやく電流を流したり、止めたりしないといけないので、インダクタンスを小さくするか、電圧を上げなければならない。

．．．かける電圧を上げられるんなら、昇圧なんかしない。というわけで、インダクタンスは小さくなる方向に決定。

で、出力を決めるのは電流なのだけれど、インダクタンスにはこれ以上電流が流せないという、電流容量というものがある。
この電流より多く流しても、磁気飽和が起きてエネルギーとして蓄えられなくなるというところ。B-H曲線が平らになるところだ。

．．．今回の昇圧回路は、ここまできてしまっていたわけだ。

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考えてみると、同じコアであれば、巻き数を減らしてインダクタンスを小さくすると、アンペアターンが減り、たくさん電流を流せるようになり、くみ上げられるエネルギーは変わらない。
銅損分はあるけれど。

よってマウス的には、効率のこともあるけれど、なるべくスイッチング周波数を上げ、小さなインダクタで目的の出力を取り出したい。

しかし、今回使ったLT1170はスイッチング周波数が、100kHzとなっているので、マウスに載せられるようなインダクタでは、どのみち取り出せる電力は知れてしまう。
今回は割り切ったけれど、もっと本気で作ることがあれば、いまどきは、もっとすんごい石も手に入る。

2MHzとか。
普通のインダクタやコンデンサはつかえるのだろうか．．．？

ステッパーをシーケンスでスラローム走行させると、なんだか理論値とあわない。
動き始めで60ステップ短くし、止まるときに60ステップほど長くしないと、走行距離が合わなくなる。
誤差というには、あまりに大きい気がする。

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バグは単純に、加速テーブルのポインタが吹っ飛んでいて、加減速が不連続になっているのが原因だった。
スムースに加減速しているように見えるので気がつかなかった．．．
ステッパーって、こんな動きをするのか．．いまさらだけれど。
バグを直して、大分いい感じ。

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BasicMouse/DCでは、加速テーブルポインタが多少不連続な動きをしていても、うまく動いてしまう。
これと同じバグが、あったかも知れない。