Raspberry Pi でブラウザから操作できるラジコン戦車を作る! – 車体を作る –


■車体を作る

Raspberry Pi で

・ブラウザから操作できるラジコン戦車

を作るシリーズ第六回目。

ラジコン戦車として動作させるための機能に関しては、

既に前回までの段階で完了している。

残るは車体を作っていくのみである。

よって今回は、最後の砦である車体を作っていく。

実際にやってみて感じたことは、

・車体の作り方にこれといった正解はない

ということ。

私自身、結構色々悩んで試行錯誤してみたが、

「こうでないといけない」
「こうしないと動かない」

などということはほとんどなかった。

本サイトでは、

・私自身はこうやった、そうすれば動くものが出来た

ということを記載するが、

決してこれにこだわる必要はない。

全く同じでなくとも動かすことはできるため、

自分で好きなように組めばよいと思う。

ただ、実際に車体を組むときに苦労したことや、

ここはやっておいた方がよい、ということは記載しようと思うので、

よければ参考にしていただければと思う。

以下、

の各々について記載していく。



■ギアボックスを組み立てる

まずは DC モーターの回転を車輪へと伝えるための、

・ギアボックス

を組み立てる。

今回利用したのは、既に何度か記載しているが、こちら。

タミヤ 楽しい工作シリーズ No.168 ダブルギヤボックス 左右独立4速タイプ (70168)

タミヤ 楽しい工作シリーズ No.168 ダブルギヤボックス 左右独立4速タイプ (70168)
by カエレバ

 

このギアボックス、速度を 4 段階から選択できる。

注意しないといけないのは、

・どの速度にするかを選択した上で組み立てる

ということ。

決して組み立てた後に速度が切り替えられるわけではない。

よって、まず最初にやるべきは、

組み立てるギア比を決める

ということになる。

ギア比に関しては、箱や説明書に記載があるが、

A — D の四段階あり、

A が 1 : 012.7
B が 1 : 038.2
C が 1 : 114.7
D が 1 : 344.2

となっている。

これは、

A が最も速く、D が最も遅い

速度であることを示している。

逆に言うと、

A が最も非力で、D が最もパワーがある

という形になる。

どれを選ぶか、は好みによると思うが、

今回の車体には、

・ラズパイ
・DC モーター 2 個を含むギアボックス
・ユニバーサルプレート 2 枚
・シャフトと車輪
・スペーサー
・配線済みブレッドボード
・(カメラをつける場合)パンチルトモジュール
・モバイルバッテリー x 2

などを載せることになるため、

動くことを優先させて、今回はひとまず C を選択。

実際に試してみた結果、あくまで個人的感覚だが、

戦車という意味では速すぎず遅すぎずと言う感じ。

D だと少しのんびりしすぎかもしれない。

一方、この感じだと B は早すぎる可能性があるため、

まぁ C あたりがちょうどいいのではないかと思う。

で、いざ組み立てだが、ここに関しては、

説明書にしたがって組み立てる

というだけなので、解説は省略する。

あえて注意点をあげるとすれば、

ギアボックスの組み立て最終段階において、

ネジで締め付ける際、

緩すぎるとギアが空回りするため、

少ししっかりめに締めておいた方がよいということ。

以前、単三電池の二個直列を電源としていた際には、

あまり締めすぎると電池からのパワーが足りず、

モーターが回らない、という自体が発生したが、

今回選択したような、

・5V 出力をもつモバイルバッテリー

もしくは

・単三電池 4 つの直列接続

を電源としている場合は、多少しっかり締めても

モーターはちゃんと回ってくれる。

よって緩めるよりは、きちんと締めておいた方がよい。

組み立て後の完成系はこんな感じ。

なお、締め付けた後に回るかどうか心配であれば、

この状態でも、前回同様、DC モーターを動かせるか、

を確認しておけばよい。



■下段を組み立てる

ギアボックスの組み立てが終われば、

次は車輪を固定する下段部分から組み立てていく。

まずはユニバーサルプレートを一枚取り出し、

同じくユニバーサルプレート側のパーツである、

三角の部品をプレートの一番端の両端に設置する。

その後、真ん中の車輪を支えるための細長い棒パーツを、

三角部品の裏側に設置する。

設置場所は三角部品からユニバーサルプレートの

穴二つ分ぐらい開けた所でよいだろう。

車輪側パーツと組み合わせると、こんな感じになる。

続いては二段組にするためのスペーサー設置。

で購入したスペーサーの場合、

M3 x 20mm 2 本 を縦につなげて一本の柱にし、

ユニバーサルプレートの穴に差し込んで、

裏から Hex nuts(ナット)で止めることで、

一本分の柱を作る。

これを計三本分作り、二本をまずは三角部品の

すぐ手前位に各々立てておく。

こんな感じ。

プレートの上に乗っているスペーサーは、

柱を一本作るときに使う材料。

ここまで出来たら、いよいよ

・キャタピラ
・ギアボックス

を組み合わせていく。

キャタピラに関しては、

・30 コマ + 10 コマ + 10 コマ

のベルトだけを使う。

・8 コマ

のベルトは使わない。

私の場合はこれでちょうどよい長さとなった。

で、これを説明書どおりに繋いでおく。

キャタピラができたら、先ほどの車輪にまずつける。

その上で、ギアボックスにつけた刺刺の車輪を

キャタピラに引っ掛けた状態にしつつ、

ユニバーサルプレート前方に引っ張っていく。

この時、ギアボックスの先頭(モーターの逆側)より、

プレート先頭の方が穴の列一列分が完全に見える位

まで引っ張る位がちょうど良さそう。

これをあんまり引っ張り過ぎると動作に支障を来す。

一方で緩すぎるとキャタピラがうまく回らない。

よってちょうどよい位置を探る必要がある。

で、それぐらいの位置で固定しつつ、

二つの DC モーターの間辺りに柱を立て、

裏から柱をナットで固定する。

つまり、前側へのずれはキャタピラの引っ張る力で、

後ろ側へのずれは、上段と繋ぐための柱で抑えよう、

という作戦である。

実際に組み立ててみた結果はこんな感じ。

ここまで出来たら下段は完成。

なお、DC モーターに接続されているジャンパワイヤは、

ユニバーサルプレート後方に流しておくようにしよう。



■上段を組み立てる

下段ができれば、あとは完成したも同然。

まずは二枚目のユニバーサルプレートを準備し、

下段のプレートに立てていた柱の上に載せる。

その後、下段の柱に合わせてネジ止めする。

こんな感じ。

次は、配線済みのブレッドボードを上段に載せる。

今回購入したブレッドボードは、裏にシールがついている。

よって、上段の車体最後部に貼り付ける。

なお、今後も積み替えたいとか積み方を代える場合は、

とりあえずシールははらずに置くだけでよいだろう。

続いて、はラズパイ本体を載せる。

こちらは正直、うまく固定する方法を思いつかなかった。

なので今回は載せるだけ。

ただ、ジャンパワイヤでつながっているため、

多少動かしてもそれほどずれたりはしない。

ということで、これらを実施すると以下のようになる。

後はモバイルバッテリー。

今回購入したものを使う場合、

下段の DC モータの後ろ側に差し込むような形。

実際にはこんな感じ。

これで車体は一通り完成。

なお、完成したら、一旦動作を確認しておこう。

組み立てる際に、DC モーターの左右が変わっていたりすると、

ブラウザ上のボタンと動作がマッチしないことがある。

そんな時は、

WebIOPi から DC モーターを制御する

で設定した python コードのピン番号を、

実際の動きに合わせて変更すればよい。
*変更後は WebIOPi の再起動が必要となることに要注意。

これで無事、ラジコン戦車が完成した!



■まとめ

これまで、DC モーターの制御について記載してきたが、

今回はいよいよ車体を作り、ラジコン戦車を完成した。

車体を作るにあたって注意すべきは、

・何をどこに固定するか

ということ。

今回はひとまず動くことを重視し、

例えばこんな形、という作り方を提示したが、

これにこだわる必要はなく、自分の発想で自由に作ればよいと思う。

作業的にもほぼプラモデル作りだが、

単なるプラモデルとはことなり、自分で操作して動かせるのが楽しい。

ぜひ一度、作成してみてほしいと思う。

ここまでの Point!・速度を決めてからギアボックスを組み立てよう!
・下段はギアボックスの位置に要注意。きつすぎず、緩すぎない場所に固定しよう!
・上段は載せるだけでも大丈夫。固定したいならブレッドボードのシールを利用!
・モバイルバッテリーは下段に差し込みつつ、シャフト上に載せれば大丈夫!
・全部できたら、動作確認して python コードを修正しよう!

なお、

・ブラウザから操作できるラジコン戦車

という意味では、今回で完成したと言える。

しかしながら、本サイトでは、

・ブラウザから操作できるライブ(監視)カメラ

も作成しているため、出来ればこれも合わせたい。

ということで、次回はこれらを合体させ、

・ブラウザから操作できる監視カメラ付きラジコン戦車

を作っていきたいと思う。




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