2014年11月4日火曜日

タミヤの戦車プラモデルをarduino化しよう!(第一回)

今回のプロジェクトでは、タミヤの1/35スケールの戦車のプラモデルを使って、スマートフォンから操縦することのできるラジコン戦車を作成します。

戦車の操作回路はarduinoを使って作成し、Bluetoothでスマートフォンと通信を行います。スマートフォンのOSはAndroidです。Qt5(QML)を使用して作成したコントローラーアプリを使ってarduinoとの通信を行い、戦車を操縦します。アプリはQt5で作成しているので、近い将来、iPhoneにも対応できると思います。



今回戦車のキットには、ラジコン化のし易い、初期のMMシリーズである旧ソ連の傑作戦車T34/76(76ってのは砲身の大きさで、ミリタリー界ではより大口径の85mmを積んだ後期型のT34と区別するためこのように呼びます)を使用します。タミヤの初期の戦車キットは、もともとモーターライズとして開発されたキットをベースとしているため、戦車の足回りを特に改造することなくRC化することができます。またキット自体も部品数が少なく非常に作りやすい、しかも安い、素晴らしいキットです。しかし当然あなたの好きな戦車を選んでも問題ありません。

レシピ

・タミヤ MM59 T34/76
・タミヤ ツインモーターギアボックス
・Arduino pro mini (3.3v)
・Bluetoothモジュール
・デュアルモータードライバー polou TB6612FNG
・単4電池x4

arduio pro miniは小型のarduinoです。今回のプロジェクトのように、小さいものを作るのに適しています。本番用のarduinoです。検討段階では通常のUNOが扱いやすいです。pro miniは3V駆動8Mヘルツのものを選びました。

TB6612FNGはPWM対応の小型のモータードライバーで、動作電圧はロジック2.7~5.5V、モーター側は4.5~13.5V、最大1Aです。PWMでスピードのコントロールができます。どちらもスイッチサイエンスさんで取り扱っています。

Bluetoothモジュールは様々なものが市場に出回っていますが、なるべく小型で省電力のものを選びます。千石さんで販売されているSparkFun WRL-12580などが使いやすいと思います。

作り方

ギアボックスの作成

ある程度プラモを組んだら、転輪を回転させ履帯を動かす動力となる、ツインモーターギアボックスを車体に組み込みます。

T34の車体は小さいので、ツインモーターギアボックスがすんなりと車体に入りません。写真のように、ギアボックスの後部を斜めに削カットし、車体上部のエンジンカバーに収まるようにします。またギアボックスのシャフトも、そのままでは長すぎるので適当な長さにカットします。シャフトのカットには金属用のこぎりなどがあるとよいでしょう。ギアボックスの切断はプラ用ニッパで行いました。

 ギアボックスを車体に設置するには、車体内部にあるでっぱりなどを削り落としたり、転輪とシャフトの接着など、詳細は省きますが、このあたりはある程度のDIYスキルが必要でしょう。


制御回路の作成

ラジコン戦車の心臓部である制御システムを作成します。今回のプロジェクトで行う戦車のarduino化、その最優先事項はずばり「コンパクト」です。1/35スケールは小さいのでarduino unoはまず入りません。そこでArudinoにはpro miniを採用、モータードライバーも小型のものをえらびました。また、動作電圧も単4電池2本の3vを想定し、それぞれ3.3vで動作できる種類を選択します。Fritzingで作成した回路図は以下のようになります。左から、TB6612FNG、Arduino pro mini, Bluetoothです。(図ではTB6612FNGはpolouのではなくてspark funのドライバーになってますが、たまたまネットで拾ったのがspark funのだったんです、配線に特に問題ないと思います)






ユニバーサルボードで作成したプロトタイプ一号です。



車体にセットする

車体前部には、回路用の単4電池2本、モーター用の電池2本の、合計4つの単4電池をおさめます。ここでも電池ボックスを適度に削って車体にフィットするようにしました。制御回路は電池ボックスの上において、ちょうど砲塔の穴から顔を出すようにします。



今回は、思っていたよりも回路基板が大きくなり、回路と砲塔基部と接触してしまったため、車体側面を削って位置を調整し、なんとかおさめていますが、もっと回路をコンパクトに作成すればきちんと収まると思います。また電源もLipoバッテリーなどを使用すれば空間に余裕がでるでしょう。


次回予告

第二部はarduinoのスケッチを解説します。
第三部はQt5を使ったandroidアプリ作成について解説する予定です。
お楽しみに!

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