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制御工学を実践的に学ぶことができる LEGO 倒立振子の開発(MSCS 2023 のプレゼン資料:完全版)

Last updated at Posted at 2023-03-29

はじめに

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 2023年3月8日(水)~ 11日(土)に開催された「第10回 計測自動制御学会 制御部門 マルチシンポジウム (MSCS2023)」

で発表した
 「制御工学を実践的に学ぶことができる LEGO 倒立振子の開発」
のプレゼン資料(YouTube 動画および PDF ファイル)などを公開します!

 実際の発表では,発表の時間制限(講演:15 分,質疑応答:5 分)の都合上,内容を省略していましたが,ここで公開するプレゼン資料は完全版となります.長時間となりますので,各セクションごとに内容を分割しています.興味があれば,どうぞ御覧ください.

プレゼン資料(YouTube 動画)

(1) 研究背景と目的

(2) アーム型 LEGO 倒立振子の製作

(3) LEGO アームの PID 制御

(4) アーム型 LEGO クレーンの振れ止め制御

(5) アーム型 LEGO 倒立振子の目標値追従制御 
(6) まとめ

プレゼン資料(PDF ファイル)

(1) 研究背景と目的

(2) アーム型 LEGO 倒立振子の製作

(3) LEGO アームの PID 制御

(4) アーム型 LEGO クレーンの振れ止め制御

(5) アーム型 LEGO 倒立振子の目標値追従制御 
(6) まとめ

その他

LEGO 部品リスト

PDF ファイル

EXCEL ファイル

LEGO 組立図

PDF ファイル

LEGO STUDIO ファイル

 以下のファイルは,フリーの CAD ソフトウェア LEGO STUDIO 2.0 が必要です.

マイコン,モータ,センサなどの情報

部品 製品名 製造元 購入先
マイコン
(Arduino MEGA 互換ボード+シールド)
MinSegShield M2V5 Dual Axis MinSeg Kit MinSeg.Com HopeTrust
※ 自分で輸入した方が随分と安価です
磁気式エンコーダ付ギヤード DC モータ
(分解能:7PPR,ギヤ比:50:1,軸径:D カット 3mm)
FIT0482 DFRobot Digi-Key
モータブラケット POLOLU-989, Pololu Micro Metal Gearmotor Bracket Pair - Black Pololu RobotShop
光学式エンコーダ【振子用】
(分解能:360PPR,軸径:2mm)
E20S2-360-3-V-5-R
もしくは
E20S2-360-3-V-5-S
Autonics ミスミ
※ ミスミさんからは側面引出型のみの販売となりました.
D カット3mm 軸用アダプタ【振子用】 MOTOR SHAFT ADAPTERS Tenka HopeTrust
※ 自分で輸入した方が随分と安価です
3mm 軸用アダプタが付属している LEGO 用ホイール【振子用】 Black Multi-Hub Wheel for TT / Lego or N20 Motor - 65mm Diameter Adafruit Mouser
マルツ
2mm/3mm アルミカップリング MST-8-2-3 鍋屋バイテック (NBK) モノタロウ
3mm シャフト(全長:15mm) 3015-h7 ケーエス産業 モノタロウ
DC 電源(9V/1.3A) SSCI-017954 スイッチサイエンス スイッチサイエンス

image.png

  • D カット3mm 軸用アダプタ【振子用】は,Tenka の MOTOR SHAFT ADAPTERS の代わりに,Pimoroni の Micro Metal Gearmotor to LEGO® Axle Adaptor (PIM132) を使用することもできます.PIM132 は mouser さんからお手軽に購入可能です.マルツさんからも購入できますが,32 個以上を発注する必要がありますので,お高くなります.

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