WRX micro:bitを車両で使う その11 可動式雲台を作る(2軸編)

micro:bit, 社外部品・DIY

micro:bitでのサーボモーターの利用方法が分かったので、今回は実際にサーボモーターを使った可動式の雲台(カメラマウント)を作ってみる事にしました。サーボモーターは2個購入しているのでこれを組み合わせ、上下左右へ動かせる様にします。

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サーボモーターについて

前回と前々回の記事の補足になりますが、購入したサーボモーターはアルミブラケットが付属していて、一見両軸駆動に見えますが、実際には他のラジコンや模型用のサーボモーター同様に片軸です。回転する軸の反対側は単に本体に軸が付いていて、アルミ部品(フランジ)による滑りになっています。このアルミ部品と本体の軸にはガタ付きはなく、しっかりとブラケットの回転をサポートしています。

回転する軸は金属で同様にアルミ部品を取り付けますが、こちら側は回り止めに溝が切ってあります。ただし軸の定位置と4か所のネジ位置(十字となる角度)はあまり正確ではなく、一番近くなる状態を探して取り付けました。

また本体側に固定するブラケットはタッピングネジで本体に直接ねじ込むので、繰り返しの取り付け・取り外しには向いていません。

ブラケット同士は正方形のピッチで穴が開いているので、90度回転させても固定する事が出来ます。

可動式雲台(2軸)

今回作成する可動式雲台は上記の様に考えました。ブラケット同士を90度に組み合わせて、2軸で上下左右の回転を行います。

2D-CADから3D-CADで立体化し、スライスソフトでGコードに変換してから3Dプリンターで部品を作りました。カメラの固定はいつものアクションカムパーツの方式を流用しています。

実際に組み上げると、上記の様な形になります。

動作プログラム

※今回のサーボモーターの動作には、サーボモーターの動作用モジュールを使用しています。micro:bit本体のみでは以降のプログラムは動作しません。あくまで参考として下さい。

次にmicro:bitでプログラムを組みます。操作方法はmicro:bit本体を傾ける事で変化する、ロールとピッチ角度を利用します。micro:bitのLEDを上面としてロールとピッチ角度の約「90度から-90度」をサーボモーターの「30度から150度」に割り当てます。またロールとピッチ角度については、堺となる付近で行ったり来たりが発生しそうなので、無反応区間を付けました。

Microsot MakeCodeで開く

ただしこのプログラムでのサーボモーターはロールとピッチ角度に追従するのではなく、段階的に動作します。また利用するサーボモーターの動作角度は270度になっていますが、内部ギアで増分させている様子でプログラム上の角度指定と動作結果が合いません。「30度~150度」の指定でサーボモーターは「0度~180度」になりました。※このプログラム作成時、まだ「数値をマップする」ブロックの存在に気付いていませんでした。次回以降で使用しています。

さらに次で2台のmicro:bitで操作側と動作側に分けて、互いに無線機能でやり取りを行う方法に変更してみます。

操作側

Microsot MakeCodeで開く

操作側については単純に、先のプログラムでロールとピッチ角度によるサーボモーター角度指令を数値として送信しているだけです。混在を防ぐ為にピッチは「-6から6」、ロールは「-16~16」で数値その物に意味は無く、あくまで区別です。

動作側

Microsot MakeCodeで開く

動作側は操作側から送信される数値によって、サーボモーターを対応する角度に移動させているだけです。

おまけ

ピッチ側サーボモーターの基準位置(原点)を90度変更し、部品を変更して上記の様にしました。この状態で操作側のロールとピッチ角度に対してサーボモーターの動作方向を逆にすれば、カメラを水平に保つスタビライズ的な動きになります。

Microsot MakeCodeで開く

ただしピッチ側は動ける範囲が狭くなるので、プログラム上でも角度範囲を減らしています。

動画

今回の様子を動画で撮りました。サーボモーターの反応が良すぎて、スタビライズ的な動作ではmicro:bit本体と一緒に片手で持つと、逆に手が振れてしまって逆効果です。サーボモーターの加減速なども変更出来れば良いのですが、常用する予定もないのでここまでとします。

また車載動画で使う場合はピッチ角度に対する上下方向の移動は必要なさそうなので、次回はサーボモーター1つで左右方向のみの可動式雲台を作成してみます。さらにmicro:bit2台と「数値をマップする」ブロックを使い、ハンドルの切り角に追従して左右に移動する機能を作成し、試してみたいと思っています。

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