迫真のミニ四駆!!すわわっ!ブロッケンS〜製作過程1/2

過熱したバトルミニ四駆の時代は、遂に迫真の領域へと突入する。
mocchie様、素敵な楽曲の使用許可ありがとうございます。

■紹介動画(実際の動いている様子もご覧頂けます)
動画タイトル:迫真のミニ四駆!!すわわっ!+⌒o⌒+ブロッケンSを作ってみた☆
使用BGM:東方走破抄 1st Stage/月面着陸ファージ様
備考:2012年1月21日ニコニコ動画にて公開。


■改造対象のマシン
今回はタミヤ模型より販売されている、フルカウルミニ四駆のブロッケンギガント(ブロッケンG)
を改造して「迫真のミニ四駆!!すわわっ!+⌒o⌒+ブロッケンS」を製作していきたいと思います。


それでは箱をOpen〜ミニ四駆組み立てるのは十数年ぶり。懐かしいです。


まずは普通に組み立ててみました。


正面から撮影。


フロントカウルをぱかっとな。


シャーシはフロントモータ式のスパーFMシャーシ。


「ブッ壊せ!!!ブロッケンG!!!!」


■モータ・ギアセッティングに関して
すわわっ!+⌒o⌒+ブロッケンSに搭載するモータですが、
今回はトルクの太いトルクチューンモータを使用することにしました。

【トルクチューンモータの仕様】
モータ名称:トルクチューンモータ
適正電圧:2.4〜3.0[V]
推奨負荷トルク:1.5〜2.0[mN・m]
消費電流:1.3〜1.7[A]
回転数:12000〜14300[r/min]
備考:データはモーター製品台紙背面の仕様表より。

【ギアセッティングに関して】
・今回はトルク重視なので標準ギア(ギヤ比5:1)でチューニングしました。


■マイコンボード(マイクロコントローラ)
今回もSuwawaRobotT・Uでも搭載していたこちらのマイコンボードを使い回して使用します。
搭載するマイコンはATMEL社のAVRマイコン「ATmega88V」です。


■モータドライブ回路
ミニ四駆のチューン系モータの性能を生かすには大電流(数アンペアクラス)が必要なので、
他のモータの換装も考えてそれに見合うモータドライバを作ることにしました。
あれこれ考えた末、リレーとNchFETのハイブリッドHブリッジ回路を作ることにしました。

【使用した部品】
・5V小型パワーリレー 接点容量:5A 2回路C接点 942H-2C-5DS(2個)
・NPNトランジスタ2SC2120Y・・・コイル駆動用(2個)
・パワーMOS-FET H7N0308CF(30V60A)(1個)
・適当な抵抗・コンデンサ・ダイオード
ちなみにこちらが回路図(メモ書き)です。


一応モータドライブ回路ができました。かなりイカツイしでかい。
ちなみにSWK-BROCKEN-SYSTEM駆動用(機能に関しては後述)としてモータドライバIC(TA7291P)もこの段階で実装しています。


基盤裏面はこんな感じになりました。


また、シャーシにはモータドライバとの接続用にコネクタを装着しました。


このモータドライバはモータの正転動作・逆転動作及びPWMによる速度制御が行うことができます。
モータ電源は単3型eneloop4本です。フル充電では約5.6[V]の電圧出力なので、
最大で5[V]近く(定格以上/3[V]over)の電圧をモータに印加することができます。
(テスタの値はモータの端子電圧です)
【ハイブリッドHブリッジ回路のテスト】
マイコンにプログラムを書き込み動作テストをしてみました。
中速(duty:100/255)→低速(duty:50/255)→最高速(duty:255/255)→・・・をループ
・モードは「8ビット高速PWM動作」を使用
・分周比は「8分周」 よって、PWM周波数は内部クロック1[MHz]÷64÷256で約488[Hz](周期でいうと2[ms])


■迫真の4音声録音・再生帽子ユニット
音声部はSuwawaRobotT・Uに使用した帽子ユニットを使い回し。
なお、この回路は音声録音・再生IC「APR9600」を使用しております。
今回は回路を少し変更し、ランダムアクセスモードで
迫真の4音声を自由に切り替えて再生ができるようにしてみました。
【予め録音しておいた4種類の音声】
・音声1「すわわっ!やっぱり神奈子の作るからあげはうまいねぇ、このお肉はササミを使ってるのかな?」
・音声2「笑えないよ!!」
・音声3「ケロケロ」
・音声4「ほらー早苗が食欲なくしちゃったじゃないのさー!」


■ボディの加工
回路作成と平行してボディの加工を行います。
まずはピンバイス、ニッパ、アートナイフ等を駆使してボディを肉抜きします。
センサ取り付け用の穴もここであけておきます。


中央のウインドウ部分は配線を通す為に大胆に肉抜き。


あとはデザイン重視の肉抜き。+⌒o⌒+ すわわっ!


肉抜きが終わったら、ボディを洗浄して金属感を出すためにサイドガード等にメタリック塗装をします。
(ちなみに塗装に関しては最終的にやり直します。製作している最中にボロボロと剥がれますし)


で、ボディデザインはだいたいこんな感じになりました。セクシー♪


■距離センサの装着
先程加工したボディにセンサを取り付けます。
今回はシャープの赤外線測距モジュールGP2Y0A21YK0Fを前後左右に4つ、
ボディに取り付けることにしました。接続するとこんな感じです。


この距離センサは、光位置センサ(Position Sensitive Detector、PSD)
と赤外線LEDによって構成されており、出力電圧は障害物の距離に応じ、当グラフのように変化します。
この変化する出力電圧をマイコンでA/D変換し、障害物からの距離を読み取ります。
(データシートより抜粋)


※ロボットの完成後の動作に関してはページ上段の紹介動画
「迫真のミニ四駆!!すわわっ!+⌒o⌒+ブロッケンSを作ってみた☆」
をご覧下さい。

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迫真のミニ四駆!!すわわっ!+⌒o⌒+ブロッケンS〜完成写真


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