2015/9/6 ＯＲＪＡ 1 ロボットサッカー大会に挑戦!! ロボット作成講習会 第１回 : ロボット組み立て 日にち：２０１５年９月６日（日） 会 場：人と科学の未来館サイピア NPO法人 岡山ロボット技術子供育成協会 （ORJA） 資料提供：中国職業能力大学校 ＯＲＪＡ改(Ver.2) 2015/9/6 ＯＲＪＡ メニュー • サッカーロボットとは • 注意事項 • 作業内容 • サッカーロボット製作 • 今後のスケジュール 2 2015/9/6 ＯＲＪＡ 3 •サッカーロボット とは 2015/9/6 ＯＲＪＡ 4 サッカーロボットとは • サッカー競技を行う自律型ロボット サッカーロボット競技 • 各チーム２台で構成されており、通常のサッカーと同様に相手 ゴールにボールを入れて得点を競う競技です • ボールからは赤外線が発光されており、それをロボットが受光 してボールの位置を判別してます 2015ジャパンオープン(尼崎）の様子 2015岡山ノード大会の様子 ＯＲＪＡ 2015/9/6 5 ロボカップジュニアとは • ロボカップ • 「西暦2050年までに、人間のサッカー世界チャンピオンチームに勝てるロボットチームを 作る！」という目標を掲げた国際プロジェクト • サッカーチャレンジ 詳しくは、「一般社団法人ロボカップ • レスキューチャレンジ ジュニア・ジャパン」ホームページを • ダンスチャレンジ ご覧ください。 http://www.robocupjunior.jp/ • 大きさ（規則） 項目 規定値 サイズ／直径 Φ22.0cm 高さ 22.0cm 重さ 2,400(1,100)g ボール捕捉エリア 3.0cm 電圧 15.0(12.0)V ※ オープンリーグ仕様 （ ）内はライトウェイトリーグ仕様 ＯＲＪＡ 2015/9/6 6 ロボットの仕組み • 人間の機能と同等の部品・装置を組み合わせてできている 検出部 （センサ） 駆動部 （モータ） 制御部 （コンピュータ） 電源部（バッテリー） サッカーロボットの構成 各 部 内 容 検出部（センサ） IRセンサ（ボール検知用） ラインセンサ（床読み用） 制御部（コンピュータ） Arduino互換ボード 駆動部（モータ） ギアモータ（ギア比30:1） 電源部（バッテリー） 単三電池×6本 2015/9/6 ＯＲＪＡ 注意事項 7 2015/9/6 ＯＲＪＡ 8 作業は安全に行ってください！ • はんだ付け作業を行います • 組立て・配線作業を行います • はんだこては、こて先が熱くなります • ニッパーで手を切らないように 気をつけてください • 保護メガネを付けて、作業してください やけどに注意！！ わからないことがあれば、 近くのスタッフに聞いてください • どの道具を使用すればよいか、どのように使えばよいか？ • どの部品をどこに取り付けるのか？ • 作業手順、作業内容は合っているか？ など 2015/9/6 ＯＲＪＡ 作業内容 9 2015/9/6 ＯＲＪＡ 10 はんだ付け作業（道具） • はんだごて • コンセントを入れるとこて先が熱くなる • ペン持ち（利き手）で作業する • こて台＋ワイヤー • はんだごてを置くところ • はんだ付け作業前にこて先を洗浄する • 糸はんだ • はんだごてで溶かす • 手でぐるぐる巻き（利き手と逆）で持つ • 保護メガネ • 飛んできたはんだから目を保護する • 安全上、必ず着用する 引用： HAKKO 2015/9/6 ＯＲＪＡ はんだ付け作業（方法） 1．接合部を加熱する 2．はんだを供給する 3．はんだを引く 4．こてを引く • 部品の取付け： はんだ付け前に取り付けて、後にリードを切断する • 接合部の加熱： 基板の銅箔と部品のリード線を同時に温め、5秒ほど待つ 11 2015/9/6 ＯＲＪＡ 12 組立て作業（道具） • プラス（＋）ドライバー ネジを締める • マイナス（－）ドライバー 端子台の配線 • ラジオペンチ、 • タミヤタイヤセットの中のナット締め ナットを固定する • ニッパー 配線を切断する 引用： HOZAN、タミヤ 2015/9/6 ＯＲＪＡ 組立て作業（方法） • ドライバーでねじを締める • スペーサ・ナットを押さえながら時計回りに回す • タミヤタイヤセットの中の＜ナット締め＞ でナットを締める またはラジオペンチでナットを締める • 部品を押さえながら回す 13 2015/9/6 ＯＲＪＡ 14 サッカーロボット 製 作 ＯＲＪＡ 2015/9/6 15 部品（筐体） • 樹脂板（上部） • Arduinoボード、スイッチの 取付け 表 前 • スペーサ・ネジ・ナット・ワッシャー • 樹脂板同士を間隔をあけてつなぐ • 部品同士を接続・固定する • 樹脂板（底部） • モータ、センサ、電池ボックスの 取付け 表、裏なし 前 2015/9/6 ＯＲＪＡ 16 部品（検出部） • センサ用ボックス・基板 • センサ回路実装用基板・箱 • 赤外線リモコン受信モジュール • ボールを検出する • 半固定ボリューム（10kΩ） • センサの感度を調整する 基板提供：中国職業能力開発大学校 • 積層セラミックコンデンサ • センサ回路で使用する 引用： 秋月電子通商 2015/9/6 ＯＲＪＡ 17 部品（制御部） • Arduino互換ボード • ロボット制御用ボード • このボードから各機器を制御するため、配線を行う • パソコンで作成したプログラム通りに動作する 引用： 秋月電子通商 2015/9/6 ＯＲＪＡ 18 部品（駆動部） • ナロータイヤセット • ギアモータに装着する • ギアモータ（30:1） • ギア比30:1のDCモータ • モータ用ベース • 配線ケーブル 引用： タミヤ、ダイセン電子工業 2015/9/6 ＯＲＪＡ 19 部品（電源部） • 単三×6本電池ボックス • ロボットのバッテリーとなる • 電池ケーブル • バッテリーを制御ボードにつなげる • トグルスイッチ • 電源スイッチ用 • 電池ケーブルと接続して使用する 引用： 秋月電子通商 2015/9/6 ＯＲＪＡ 20 部品（その他） • ピンヘッダ • 配線接続用 • 圧電スピーカ • 動作確認用 • ボールキャスタ • ケーブル（３本・色） • 回路接続用 • マジックテープ • 糸はんだ 引用： 秋月電子通商 ＯＲＪＡ 2015/9/6 21 製作手順 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. はんだ付け（センサ、モータ、トグルスイッチ） センサの取付け モータの組付けと筐体への取付け 電池ボックスの取付け Arduino互換ボードの取付け スイッチの取付け ロボットの組立て 各種配線 動作確認（モータ・センサ） 2015/9/6 ＯＲＪＡ 1．センサ基板のはんだ付け 赤外線（ＩＲ）センサ • 準備物 • センサ基板、積層セラミックコンデンサ、 赤外線リモコン受信モジュール、半固定ボリューム、 ピンヘッダ（3pin） • 製作手順 1. 各部品を基板に取り付け 2. はんだ付け 3. 部品リードの切断 22 2015/9/6 ＯＲＪＡ 1-1．部品を基板に取付け • 部品の向き（赤外線（ＩＲ）センサ）に気を付ける • 基板表に書いてある通りに部品を配置する • 基板表 • 基板裏 23 2015/9/6 ＯＲＪＡ 1-2．はんだ付け • はんだ付け作業 • 適量のはんだで やけどしないように注意してください • はんだ付け後 24 2015/9/6 ＯＲＪＡ 25 1-3．部品リードの切断 • 赤外線（ＩＲ）センサ、積層セラミックコンデンサのリードを ニッパーで切断する 手を切らないように注意してください 2015/9/6 ＯＲＪＡ 26 1-4．モータのはんだ付け • 準備物 • ギアモータ（２個） • 配線ケーブル（赤・黒 各２本） • 製作手順 1. モータの端子部分に、配線 ケーブルの先端を半田付け する モーター１個に赤、黒１本ずつ 2. ショートしないように、半田付け した上から絶縁テープを巻く この部分をはんだ付け します 2015/9/6 ＯＲＪＡ 27 1-5 トグルスイッチのはんだ付け • 準備物 • トグルスイッチ • 電池ケーブル • 配線ケーブル(赤） • 配線ケーブル（黒） • 製作手順 1. トグルスイッチの端子部分に、電池ケーブル と配線ケーブルを半田付けする。 2. 電池ケーブル（黒）に配線ケーブル（黒）を 半田付けし延長する。 3. ショートしないように、 半田付けした上から 絶縁テープを巻く 真ん中の端子に電池 ゲーブル（赤） 両端の一方の端子に 配線ケーブル（赤） を半田付け 2015/9/6 ＯＲＪＡ 28 2 センサの取付け 2-1 赤外線（ＩＲ）センサ • 準備物 • センサ基板（実装済み）、センサ用ボックス（白） M3ネジ30mm：2本、ナット：2個、 タッピングネジ：2本、ワッシャー：2個 樹脂板（底部） ※タッピングネジは、モータ用ベースセットの中に入っているものを使用します • 製作手順 1. センサ用ボックスにセンサ基板をタッピングネジで取り付ける 2. センサボックスを樹脂板に ボルトとナットで取り付ける ＯＲＪＡ 2015/9/6 29 2-1-1 ＩＲセンサのボックス収納と取り付け 1. センサボックスにセンサ基板を取り付ける 側面の穴にセンサがくるように配置し、 貫通していない穴をタッピングネジで固定 2. センサボックスを樹脂板に固定 樹脂板（底部）の裏面からボルトを通し、 センサボックス側から ワッシャーとナットで 固定 樹脂板（底部） 裏面 前 センサ（側面の穴）が前に来るように配置 ｾﾝｻと穴の位置を合わせて、 基板を裏返してﾎﾞｯｸｽに装着 ＯＲＪＡ 2015/9/6 2-2 ラインセンサ 30 ※取り付け方は赤外線（ＩＲ）センサと同様 • 準備物 • センサ基板（実装済み）、 センサ用ボックス（黒） M3ネジ30mm：2本、ナット：2個、 タッピングネジ：2本、 ワッシャー：2個、樹脂板（底部） ボリューム • 製作手順： 1. センサボックスにセンサ基板を取り付ける ピンヘッダ ボックスの四角い穴からピンヘッダが見えるように、丸い穴からボリュームが 見えるように配置し、タッピングネジ 樹脂板（底部） 裏面 で固定 前 2. センサボックスを樹脂板に固定 樹脂板（底部）の裏面からボルトを通し、 センサボックス側からナットで固定 この穴からラインセンサの 受光部が見えるように 2015/9/6 ＯＲＪＡ 31 3．モータの組付けと筐体への取付け • 準備物 • ナロータイヤ：2個 ギアモータ（30:1）：2式 M3ネジ10mm：4本×2 ナット：4個×2 タッピングネジ：4個×2 スプリングピン：1個 • 製作手順 1. ギアモータをモータ用 ベースに取付け 2. モータシャフトにスプリング ピンを取り付け 3. タイヤの取付け 4. 組み立てたモータ用ベースを樹脂板（底部）に取付け モータ用ベースのセット内容 2015/9/6 ＯＲＪＡ 32 3-1．ギアモータをモータ用ベースに取付け • ギアモータをモータ用 ベースに取付け • 型番記載シールを上にして • フタをして付属のタッピン グネジで固定する 2015/9/6 ＯＲＪＡ 33 3-2．スプリングピンの取付け • ラジオペンチを使って、 モータシャフトにスプリングピンを取り付ける ※スプリングピンは、モータ用ベースセットの中に入っています 2015/9/6 ＯＲＪＡ 34 3-3．タイヤの組み立てと取付け • タイヤを組み立てる タイヤセットの中の説明書参照 ホイールに部品をとりつけ、タイヤをはめる • モータにタイヤを取り付ける • モータシャフトのスプリングピンに合わせる 引用： タミヤ • シャフトにナットを付けて固定する 2015/9/6 ＯＲＪＡ 35 3-4 モータ用ベースを樹脂板に取付け • 組み上げたモータ用ベースを樹脂板（底部）に取付ける 樹脂板裏からネジを通して、 モーターベース側から ナットで固定する 裏面 2015/9/6 ＯＲＪＡ 4 電池ボックスの取付け • 準備物 • 単三×6電池ボックス、 マジックテープ • 製作手順 1. 電池ボックスの裏にマジックテープをつける 2. 電池ボックスを樹脂板（底部）に取付け 36 2015/9/6 ＯＲＪＡ 37 4-1 電池ボックスを樹脂板に取り付ける 1. マジックテープ（固い方）を 電池ボックス裏に貼り付け 2. マジックテープ（やわらかい方） をその上につける 3. テープを外して、電池ボック スを樹脂板（底部）に取付け ※ボックスを外すと、マジック テープ（やわらかい方）が残る 2015/9/6 ＯＲＪＡ 5 Arduino互換ボードの取付け • 準備物 • Arduino互換ボード、樹脂板（上部） スペーサ（短）：4本、 M3ネジ4mm：3本、 M3ネジ10mm：4本 スペーサー（長）：6本 M3ネジ10mm：6本 • 製作手順 1. 樹脂板（上部）のArduino互換 ボード設置場所にスペーサを 立てる 2. Arduino互換ボードを置き ネジで固定する 38 2015/9/6 ＯＲＪＡ 39 5-1 樹脂板（上部）にスペーサーをつける 樹脂板（上部）のにスペーサー（長）をとりつける 樹脂板の表側からネジを通し、 裏側にスペーサーをとりつける ＯＲＪＡ 2015/9/6 40 5-2 Arduino互換ボードを取り付ける • 樹脂板（上部）表側にArduino互換ボードをスペーサーとネジ で固定する Arduino側から、M3 4ｍｍネジを使用 樹脂板（上部）裏側から、M3 10ｍｍネジを使用 ここは取り付けしない！！ 2015/9/6 ＯＲＪＡ 6 スイッチの取付け • 準備物 • トグルスイッチ（電池ケーブルを取付けたもの）、 樹脂板（上部） • 製作手順 1. トグルスイッチを分解する 2. トグルスイッチを 樹脂板（上部）に取付け ナット、ワッシャで固定 41 2015/9/6 ＯＲＪＡ 42 6-1 トグルスイッチの分解 • トグルスイッチの この部分 ① ② ③ ③ 6-2 トグルスイッチを樹脂板に取付け ①② ナット、ワッシャ を取り外す 1. トグルスイッチを樹脂板の裏から通す 2. ナット、ワッシャで固定 3. トグルスイッチの何もつながっていない端子を前に ロボット前方 後方 2015/9/6 7 ロボットの組立て • 準備物 • 各部品装着済みの樹脂板 （上部・底部）2枚、 M3ネジ10mm：6本 • ボールキャスター • 製作手順 1. 樹脂板の上部と底部を スペーサでつなぎ、 固定する。 2. ボールキャスターの取り付け ＯＲＪＡ 43 2015/9/6 ＯＲＪＡ 44 7-1 樹脂板（底部）にスペーサ取付 1. 5-1で樹脂板（上部）にとりつけたスペーサーに樹脂板（底部）をネジ 止めする 底部のスペーサー位置 2. 樹脂板（底部）の裏の後ろ中央に ボールキャスタ取り付け ＯＲＪＡ 2015/9/6 樹脂板（上部）部品取り付け位置 スペーサー（長）取り付け位置 トグルスイッチ 取り付け位置 スペーサ（短） 取り付け位置 Arduino側 のネジは 止めない Arduinoボード取り付け位置 45 2015/9/6 ＯＲＪＡ 樹脂板（底部）部品取り付け位置 スペーサー（長）取り付け位置 モータ取り付け位置 ラインセンサ 取り付け位置 赤外線（ＩＲ）センサ取り付け位置 46 2015/9/6 ＯＲＪＡ 47 8 各種配線 電池ボックス配線穴 • 準備物 • 組立て済みロボット モータ配線穴 • 製作手順 1. Arduinoボード・電源間の配線 ﾗｲﾝｾﾝｻ配線穴 IRｾﾝｻ配線穴 2. Arduinoボード・ギアモータ間の配線 3. Arduinoボード・センサ基板間の配線 センサ 4. Arduinoボード・スピーカ間の配線 電源 - + GND VIN M1 + M2 - + - 2015/9/6 ＯＲＪＡ 8-1 Arduinoボード・電源間 • トグルスイッチ：赤ケーブル ・ Arduinoボード：VIN • 電池ボックス：黒ケーブル ・ Arduinoボード：GND • 端子台にケーブルを差した後、 －（マイナス）ドライバーで締める 48 ＯＲＪＡ 2015/9/6 49 8-2 Arduinoボード・ギアモータ間 • • • • ギアモータ左：赤ケーブル ギアモータ左：黒ケーブル ギアモータ右：赤ケーブル ギアモータ右：黒ケーブル ・ ・ ・ ・ Arduinoボード：M1＋ Arduinoボード：M1－ Arduinoボード：M2＋ Arduinoボード：M2－ • 端子台にケーブルを差した後、－（マイナス）ドライバーで締める M1 + M2 - + - 2015/9/6 ＯＲＪＡ 50 8-3 Arduinoボード・センサ基板間 • Arduinoボード：Analog5 ・ IRセンサ基板 Analog3 ・ ラインセンサ基板 • 3本（色）ケーブルを使用する ※ケーブルの色はそれぞれ違います • ケーブルはArduino側の センサポートと センサ側のポートに それぞれ同じ順番に 同じ色を差し込む ＜例＞ Arduino側 が左から 「灰・紫・青」 ならセンサ 側も左から 「灰・紫・青」 の順番 2015/9/6 ＯＲＪＡ 8-4 Arduinoボード・スピーカ間 • スピーカ：端子 ・ Arduinoボード：Digital13 • スピーカ：端子 ・ Arduinoボード：GND • スピーカの端子をArduinoボードに直接差し込む 51 2015/9/6 ＯＲＪＡ 52 9 動作確認 9-1 モータ • 手順 1. 電池ボックスに単三電池6本入れる 2. Arduinoボードの電源スイッチをONにしておく 3. トグルスイッチをONする Arduinoボードの電源スイッチ • 動作内容 • 一定時間ボード上のLEDが ぼんやり点灯して、 スピーカから音が鳴る • 時間が経つと、LED・スピーカが 止まり、モータが動作して ロボットが動く トグルスイッチ 2015/9/6 ＯＲＪＡ 9-2 センサ • 手順 1. ArduinoボードとPCをマイクロUSB ケーブルでつなぐ 2. Arduinoボードに電源が入り、PC側で 認識する（少し時間かかる） 3. PC上でシリアル通信ソフト（Tera Term） を立ち上げ、ArduinoのCOMポートを 選択する 4. ロボットのセンサの前にボールを置い たり、置かなかったりする • 動作内容 • センサがボールを検知したとき（200～300） しなかったとき（1023）の数値が異なる 53 ＯＲＪＡ 2015/9/6 54 ロボット完成です！！ • ハードウェアは完成しましたが、 プログラムが必要になります • Arduinoのプログラムを作成して書込むとプログラム通りに 動作します 上手にできたかな？ 2015/9/6 ＯＲＪＡ 55 今後のスケジュール＜ロボット講習会＞ • ロボット作成講習会 第２回目： ロボット制御プログラム 基礎編 日時： ９月２７日（日）１０：３０～１５：００ 場所： 人と科学の未来館サイピア ※昼食は各自ご準備ください。 • ロボット作成講習会 第３回目： ロボット制御プログラム 応用編 日時： １０月２５日（日）１０：３０～１５：００ 場所： 人と科学の未来館サイピア ※昼食は各自ご準備ください。 2015/9/6 ＯＲＪＡ 56 ロボカップジュニア大会スケジュール • ロボカップジュニア2016 公開練習 開催日： １１月8日（日） 会 場： ライフパーク倉敷 • ロボカップジュニア2016 倉敷ノード大会 開催日： １１月２２日（日） 会 場： ライフパーク倉敷 • ロボカップジュニア2016 岡山ノード大会 開催日： １１月２９日（日） 会 場： 人と科学の未来館サイピア ロボカップジュニア 岡山ブロック ホームページ http://www.triring.net/www/robocup/junior/okayama/
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