kossanです。

2018年世界大会の報告記事に書くと約束しておいて忘れていたのですが(←おい！！)、世界大会の時に僕たちを襲ったモーター事件について書いておこうと思います。

盛大な書く書く詐欺をしてしまい、すみませんでしたm(_ _)m

注意

ここではPololuの20Dモーター(25:1)を使っていて起こった事件について書いていますが、これは僕たちの使い方が悪かったために起こった「事件」であり、犯人は正直言って僕であり、モーターが悪かった訳ではありません。

このモーターも正しい使い方をすればとても便利だと思います。

モーターの良い悪いではなく、モーターの使い方の良い悪いを考えながら以下を読んでいただけると幸いです。

世界大会のロボットについて補足

世界大会機の足回りは4輪オムニで、角度はロボットの真横方向から35度の角度で取り付けました。

モータードライバはPololuG2ハイパワーモータードライバ 18v17を使い、オムニはGTFRobotsの50mmオムニホイールを使いました。

何が起こったか

世界大会の競技初日、第2戦でイランのチームと試合をしました。相手はジョンミン4輪(見た感じ。この記事では、以降"ジョンミン"と記します。)で、とにかく速くてパワフルでした。

試合後半、双方のロボットが押し合いになりました。その時、日本の審判であれば "Lack of progress" や "スタック" をとって双方のロボットを引き離すことがほとんどだと思います。

しかし当時は審判がなかなか手を入れず、膠着状態が続きました。

それを2度ほど繰り返した時、僕たちのFWロボットの動きが極端に悪くなりました。

とりあえずFWを故障で出し、イモネジや配線のチェックなどを行いましたが、どうにも右後ろのモーターが動きません。

ギヤボックスが壊れたかと思いましたが、車輪を手で回すとしっかりとした手応えを感じます。結局その試合では回復させることができず、負けてしまいました。

原因

まず、モーターは明らかにトルク不足でストールしていました。モーターの選定ミスです。押し合いになった時に車輪が滑るくらいのトルクは必要なんですかね...。

ただし、相手のジョンミンはストールしていたのにその後も動き続けていました。

モーター選定は、トルクや回転数だけでなく耐久性も含めて行ったほうがいいのかもしれません。

さらに、捕捉エリアの構造にも原因がありました。捕捉エリアにはキッカーを搭載しておらず、ボールが当たる部分に板を設置していました。

これが、ボールの半径である27mmより高い位置にあったため、ロボットがボールを押した時に車体前部が押し上げられました。

これにより後輪に負荷が集中し、後輪モーターがストールした、というわけです。

また、モーターを保護する手段もつけていませんでした。

RoboCupJunior出場者の中でもモーター保護機能をつけている人は少ないと思いますが、これがあれば防げたことです。

応急処置

その試合の間に原因を特定することはできませんでした。

試合後、まずFWを動かす必要があるため、ポジションをチェンジさせました。GKはそこまで激しい押し合いをしていないため、モーターは健全でした。

ロボットの構造を2機で統一しておくと、こういった場面で便利です。

右後ろのモーターが壊れたロボットも、なんとかしてGKをさせました。

どうしたかというと、壊れたモーターと対角線状に配置してあるモーターのギヤを取り去り、空転するようにしました。(参考動画)

そして、そのロボットを対向2輪のようにして動かしました。左右の動きを優先するため、ロボットは35度横を向かせ、なんとかボールを追わせました。

プログラマの2人、本当にありがとう!!

しかし前に出ることが難しいので、"カニ歩き"として故障を取られたりしました。

その後の対処

とりあえず直してみよう

宿泊先で壊れたモーターを分解し、中を見てみました。

典型的な130モーターに似た3極モーターで、整流子に取り付けられていたであろうリングバリスタが外れていました。

リングバリスタはなくても動くはずなので、一旦取り除いてみましたが、回ってくれませんでした。

次に整流子とブラシ周りを疑いました。

何故かというと、以前この類のモーターを作ったときにもっともトラブルが多かったからです。

クリップモーターを作ったもののエナメル線のやすり具合でうまく回らなかった、といった経験を持つ方も多いことでしょう。それと同じです。

ブラシはカーボンだったので、まず整流子を磨きました。

それでも回らないのでブラシも磨いてみましたが、ぴくりと動いただけで回ってくれませんでした。

現在のところ、モーターが回らくなった原因は発熱によりコイルの被覆が溶け、コイル内でショートが起きコイルの磁力が弱まっていたことだと考えています。

代替品を買いに行こう

もとのモーターを復活させることが困難だとわかったため、代替のモーターを買いに行きました。

なぜ予備を持って行かなかったんだか。予備も重要です。(←今さら何を言ってるんだか)

地下鉄とバスを乗り継ぎ、ABRAという店に向かいました。

幹線道路のわきにポツンと建っていて、入ってみるとまるで秋葉原にある店のようでした。

秋月というより千石のイメージで、（ただしかなり広い）ジャンク品も色々置いてあったと思います。

事前にABRAのホームページを調べて、6V定格で130モーターに似たものを売っていることを見つけました。

店内でそのモーターを見つけ、店員の人に在庫を出してもらいました。

手にとって見てみたところ、筐体に窓が開いていてシャフトが長いものと、窓が開いておらずシャフトが短いものがありました。

窓から中を覗くと、カーボンブラシが見えたので一安心。

ただしギヤボックスの設計上、長いシャフトは入らないので短い方を買ってきました。

いざ、換装っ！！

2日目の試合には間に合わなかったので、その日の夜にモーターを新品に交換しました。

旧モーターより長く、エンジェルリングの半固定抵抗とぶつかりそう...でしたが、ギリギリ収まりました。

早速動かしてみたところ、とてつもない速さで動きました。絶対怪しい。

モーターをもう一度よく見てみたところ、マブチの刻印がありました。

その刻印をもとに調べたところ、定格が6Vではなく2.数Vの貴金属ブラシモーター, FF-180（リンクは参考までに。）でした。

半ば騙され、半ば早とちりで変わったモーターを手に入れてしまいました。

まあ1個約300円と安かったので、そこまでダメージは大きくありませんでしたが。

結局、PWM制御で出力を下げることで対応し、また貴金属ブラシに負荷をかけないよう、ここ一番の試合以外は出力を抑えめにしました。なにせ2日間の不調で20位くらいまで転落していたので、そこまで強いチームとは対戦しなかったので。

また、これ以上モーターが壊れないよう、ボールが一定時間以上捕捉エリアに入り続けた場合に前進を止めるようにしました。

その後はモーターを壊すことなく、着実に勝利を重ねました。が、競技成績では7位までしか届きませんでした。∫ (╥_╥) ∫

大会後の実験

今年の1月にふと、「カナダで買ったモーターに元々のモーターのカーボンブラシをつければ良いのでは？」と思い立ち、実際にやってみました。

赤丸のところを削り、ブラシが付いている部分をこじ開けて外し、付け替えました。電源につなぐと元気に回ってくれました。

カーボンブラシになった分遅くなった気もしますが、逆に元のモーターと同じくらいになってよかったかもしれません。

そういえばこのモーター、外形を見てみるとDIGILENTのギヤードモーター, （および秋月の多分同じモーター）とよく似ています。

RoboCupJuniorのサッカーライトウェイトだと、これくらいのモーターがちょうどいいのかもしれません。

結論

以上っ！　ではまた。