メカナムホイールを利用したロボットカーの制作

制作目標

こさんくんと楽器を乗せて演奏しながら移動します。650mm x 350mmくらいの大きさで、メカナムホイール使用してま横に動くことができます。連結したカートにバッテリーとお菓子の箱を搭載し、会場内をウロウロして子供たちを他のロボットの展示場所までおびき寄せます。※お菓子を子供たちにはあげるわけではなく、見せるだけです。

だいたいの大きさを見るための試作品です。

シャーシ

ロボット台車の市販品は「ロボットシャーシ」という検索ワードで見つけることができます。ただし縦横のサイズが３０ｃｍ以下のものがほとんどで、大きいものも販売されていますが、高額になります。市販のシャーシはモーターまでついているものが多いですが、それをコントロールする部分は自作する必要があります。
今回はいろいろと考えて、シャーシ部分は自作することにしました。

メカナムホイール

ロボットの車によく使用されるタイヤに、「メカナムホイール」や「オムニホイール」と呼ばれるものがあります。おおざっぱにいうと、通常のタイヤの表面に、さらに小さなタイヤが角度をつけてとり付けてあります。このため通常のタイヤが外部から引っ張られたときに、タイヤの方向にしか動かない（回らない）のに対し、「メカナムホイール」や「オムニホイール」は、小さなタイヤの方向にも動きます。「オムニホイール」は３輪で使用されることが多いようです。４輪で使用する場合、それぞれのタイヤを４５度の方向につけると真横にも動けるようになります。

メカナムホイールは４輪用で、やはり、真横に動くことができます。

今回はメカナムホイールを使用することにしました。

Nexus robotからメカナムホイールのキットが発売されています。８万円ほどですが、Arduinoで制御するようになっているようです。土佐電子というところでもメカナムロボットを発売していますが、研究用、あるいは業務用らしく数十万円します。
またmakeblockからも１０万くらいのものが発売されていて、リモコンで操作できるようです。かなり大きなもので、デモビデオでは人を乗せて移動しています。

makeblockのものは全部揃っている感じなのでかなり悩みますが、好きな形状のものを作りたいということで、メカナムホイールだけ買って、シャーシ、駆動装置、リモコンなどは自作することにしました。ホイールのみの購入はNexus robotや土佐電子などで可能です。

制御機構

制御にはarduinoを使用します。arduinoで機能を拡張する場合は通常、シールドと呼ばれる差し込み基盤を使用します。今回はモーターを制御するのでモーターシールドと呼ばれるものを使用しますが、いろいろな会社から何種類かのモーターシールドが市販されています。ただ、モーターシールドは２つのＤＣモーターを制御するようになっているものが多いのですが、メカナムホイールを使用する場合は、４つのＤＣモーターが制御できる必要があります。このため４モーター用のモーターシールドを探すか、２モーター用のモーターシールドを２つ連動させて使用するかの選択になります。
また、遠隔操作したいので、赤外線やbluetoothなどでリモコンの仕組みを設ける必要があります。これもＲＦシールドやbluetoothシールド等の名前で拡張用の基板が市販されています。１つのarduinoに２つ以上のシールドを積み上げることは出来なくはないのですが、おそらくポートがぶつからないようにするなどの注意が必要と思います。（←やったことないのでわからない。）
土佐電子から４モーター用のシールドにbluetoothの機能がついたものが販売されているようなので今回はそれを使用することにしました。

制作

実際の制作については、こさんくん専用カート計画で紹介しています。