2021年度クラシックマウス c4rne1iaN
・機体名：c4rne1iaN(カーネリアン)
・サイズ：105 x 75 x 40㎜
・重量：115g
・MCU：STM32F722RET6
・壁センサ：SFH4550 ＆ VEMT2023SLX01
・ジャイロセンサ：ICM20689
・モーター：DCX12L(4.5V) & skystars 1103 8000KV
・モータードライバー：TB6614FNG & Spendix ES20Lite
・バッテリー：Hyperion LiPo G5 SV 120mAh 3s
・最高速度：R m/s
・最高加速度：R m/s/s
・最高ターンパラメーター
90°：R m/s 180°：R m/s
45°入：R m/s 45°出：R m/s
135°：R m/s V90°：R m/s
・特徴
●カーボンフレームマウス
今作から基板をフレームにする、所謂「板マウス」から脱却し、カーボンフレーム上にコンポーネントを配置するフレーム式マウスとしました。
フレームマウスの利点として、コンポーネントの配置自由度が高いこと、衝突時の基板ダメージを抑えることが出来ること、機体の剛性を高めることが出来る点が挙げられます。
欠点として、部品点数が増えることによる重量増加が挙げられますが、こちらはフレーム材質にカーボンを採用することで軽減しています。実際、機体重量も115gと板マウスと遜色ないレベルに収めることが出来ました。
なお、カーボンは自宅のCNCで切削しましたが、手が痒くなるうえに健康被害が尋常ではないので自身での加工はお勧めしません。参考にする際はあくまで自己責任でお願いします。
●ダクト吸引
今作は初めて縦長のモータを使用したため、向かい合わせで設置することができなくなりました。
モータはマウスのコンポーネントの中でも重い部品なので、なるべく旋回中心に置いてイナーシャを抑えたいところです。
モータを中央に寄せつつ、限られたスペースに吸引ファンを設置する方法としてダクト吸引を考えました。
ダクト化すると、損失が増えて吸引力が下がるように思われる方もいらっしゃると思いますが、吸引の原理上、静圧が最大の時点で流量は0となるので、流路による損失は無いと考えています。(流体力学の単位ギリギリだったのであんまり自信ないですが）
欠点として、ファンが機体上部に設置されるのでその分重心が上がる点が挙げられますが、吸引してる時点で見かけ上の重心が下がるので、実質これの影響は無視できると考えています。
また、部品点数が増えることによる重量増加についても、ダクトの重量は微々たるものなので影響は軽微と考えています。
●壁センサー
前作に引き続き、壁センサーは受光素子を2個のみ使用し、発光タイミングを切り替えて使用しています。
横壁に関しては問題なかったのですが、前壁の閾値が厳しく、再現性の無い前壁の読み飛ばし、誤認が頻発しました。
おそらく、基板の裏表に発光、受光素子を配置し、かつ受光素子が基板の奥にあったためと思われます。
●ジャイロ ソフトマウント
吸引ファンの振動によってジャイロにデカいノイズが乗ってしまう問題の対処方法として、ジャイロ基板を独立させて両面テープで貼り付けることで振動を吸収しようと考えました。 初期に使用していた両面テープはゲル状のもので制振効果が少なかったのですが、スポンジ状のものに変更するとほとんど振動は乗らなくなりました。
●モーター軸エンコーダー
今作で使用したmaxon dcx12lは出力軸側とは反対側にもシャフトが出ています。これは純正エンコーダで磁石か光学ディスクか何かをつけてるものだと思われます。
このシャフトにφ3mmの磁石を取り付け、モータにエンコーダICを付けた基板を組み付けてエンコーダを構成しています。
通常のタイヤ車軸に取り付ける場合と比較すると、主力がギヤ比分逓倍されるため自作エンコーダ特有の組付け精度の悪さからくる回転のブレをある程度緩和できます。
余談ですが純正のエンコーダを使用しなかった理由として、高額であることも挙げられますが、そもそもエンコーダ径がφ10しかないために見た目がイマイチになったので採用しなかった経緯があります。
以上
あと何かあったら追記します。
