外界センサーのページ

概要

このページでは、Ｗ６で使っている視覚以外の外界センサーについて説明します。

超音波距離センサー

概要

周波数４０ｋＨｚの超音波の伝搬／反射時間から障害物までの距離を計測します。 自分でユニットを作っても、それほど変わった物にならないと思いましたので、 秋月の「超音波デジタル距離計キット」を利用しました。 キットはＷ４用として１０年以上前に組んだものですが、動作するので使ってしまいました。 センサーとしては日本セラミック社製のR40-16, T40-16が使われています。

外を走るときに、距離センサーとして「シャープGP2D12」だけではレンジが短すぎて寂しいので、 搭載しました。 測定レンジは１０ｃｍから３．５ｍくらいまでとなるように調整しました。 調整と読み取り方法がいい加減なので、誤差は３％程度です。

03.09.27 「頭」のフタの裏側に付いています。

インターフェイス

キットの基板の途中に、超音波の往復時間だけハイになる信号（説明書の「Ｔ７」）があります。 この信号の、ハイの時間をマイコンで計り、距離データとしています。

キットはそのままに組むと、電源電圧が９から１２Ｖで動くようになります。Ｗ６ｖ２は制御系電源も 動力系電源も５Ｖに統一してあるので、このユニットも５Ｖで動くように直そうかとも思ったのですが、 受動部品のストックが足りなかった一方、５Ｖ−＞１２ＶのDC-DCコンバータＩＣ(MAX662A)のストックがあったので、 12Vで使うこととしました。（ちなみに、Ｗ４とＷ６ｖ１で使っていたころに、電源電圧９Ｖで使っていました。）

出力信号はトランジスタ（２ＳＣ９４５）を１つはさんで１２Ｖ−＞５Ｖレベル変換しています。

赤外線距離センサー

概要

シャープ製のGP2D12を使っています。ＰＳＤで赤外線のスポットまでの距離を 三角測量するタイプのセンサーです。

03.04.05 移動ユニット前面についている方のセンサーです。同じものが頭にも付いています。

インターフェイス

電源は５Ｖで距離に応じたアナログ電圧が出てきます。Ｗ６ではH8のアナログポート でじかに受けています。距離と電圧が素直な比例関係ではないので、読み取りソフト や取り付け位置に工夫が必要です。


こんな形の特性です。Ｗ６ｖ２では下り坂の部分のみ多項式で近似して電圧から 距離に変換しています。測定結果の平均などの処理をしなくても使えるように 約１０から６０ｃｍを測定レンジとして使っています。

参考文献：T.Yamamoto; ロボコンマガジンＮｏ．１３（2000年12月）「隔月の穴場　第１回」

タッチセンサー

概要

６Ｌ１の頃からのお気に入り、オムロン製マイクロスイッチのD2-Fを、移動ユニットの 前面と、手先に付けています。

	03.04.20 移動ユニット前面についている方のセンサーです。左右独立して動作可能です。
	03.09.20 手のひら側の写真です。この上にカバーが付きます。
	03.09.20 手の甲側の写真です。指先側のマイクロスイッチは２ｍｍのネジで留めていますが、 手のひら側は接着剤で留めてあります。
	03.09.20 手先のカバーを付けたところです。手に物を挟んだ時と、指先で物を押したときに反応します。 手のひら側のスイッチは独立して動作できますが、指先側は１つのスイッチとして働きます。 動作を確実にするために２つのスイッチを付けました。

インターフェイス

H8のプルアップがあるＩＯポートに直に付けています。スイッチがＯＮになるとＬｏｗ となるよう、スイッチの先はグランドに落としてあります。

光センサー

概要

周囲の明るさを知り、主にカメラの露出時間を決めるためにＣｄｓ （光のあたり具合で、抵抗が変わる素子） を装備しています。 メーカーと機種は、何年も前にいろいろな種類のものを買って、無造作にパーツボックス に入れてあったので申し訳ないですが不明です。パーツボックスに入っていた物の内、 一番小さいものを選んで付けました。

04.10.20 顔の真中に「鼻」のように付いている筒の奥に見えているのがＣｄｓです。 乱反射を避け、正面の明るさをより良く捉えるように、望遠鏡などの光学機器に 倣い、内側をつや消しの黒で塗装してあります。

インターフェイス

固定抵抗とＣｄｓをシリアルに接続して、途中の電圧をマイコンのＡ／Ｄコンバータで 読み取っています。

温度センサー

概要

ロボットが置かれている環境の温度を知るために、装備しています。 ロボットを「遠隔地点の監視」に使うようなケースを想定して付けました。

センサーの機種は石塚電子製の AT502-1という使用温度範囲が−５０度から１０５度のサーミスタです。実際に計測する範囲は、Ｗ６がシステム全体として耐えられると思う０度から６０度の範囲と決めて、センサーのデータシートの温度と抵抗値の表から、回帰計算で２次の多項式を出して、プログラムに組み込みました。

04.10.20 頭の下（あごの辺り）に付いている黒い部品がサーミスタです。

インターフェイス

固定抵抗（1kオームの金属皮膜抵抗）とサーミスタをシリアルに接続して、途中の電圧 をマイコンのＡ／Ｄコンバータで読み取っています。