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Raspberry PIを使用したRC戦車の製作

Last updated at Posted at 2018-07-07

※改良版の【改良版】Raspberry Pi Zero + Arduino連携のカメラ付きリモコン戦車を作成しました(2021/1/10追記)
完全オリジナルではなく、HIRAMINEさん作のRCタンクの改作です。
RC戦車の製作記事はいろいろありますが、速度調整ができなかったり、
旋回が超信地旋回のみのものが多いようです。
実際に操縦してみると、微妙なハンドル操作が必要なので、操作画面を改良しました。
前面カメラの画像を見ながら、家の中を自在に探検できます。
DSC_0664.JPG

改良版を作成しました(2019/2/23追記)
Raspberry Pi Zero + Arduino連携のカメラ付きリモコン戦車

##ハードウェア

  • Raspberry Pi3 Model B
  • HiLetgo OV5647 5MP Raspberry Pi 3 カメラ OV5647 HDカメラモジュール
  • タミヤ 楽しい工作シリーズ No.100 トラック&ホイールセット (70100)
  • タミヤ 楽しい工作シリーズ No.97 ツインモーターギヤーボックス (70097)
  • タミヤ 楽しい工作シリーズ No.157 ユニバーサルプレート 2枚セット (70157)

基本的にはHIRAMINEさんのサイトの「02.ハードウェア仕様」のとおりです。
カメラのみ、軽量なRaspberry PI用のカメラモジュールにしました。
本家カメラは高いので、今回は類似品です。

##ソフトウェア

  • Raspbian 9.4
  • Python 3.5.3
  • WebIOPi-0.7.1

ソフトウェア構成も、基本的にはHIRAMINEさんのサイトの「07.ソフトウェア実装」と同様ですが、
プログラムはオリジナルです。

##操作画面
rctank.html
JavaScriptで作成。(2018/9/16改修しました)
前後進ともに5速とし、各速度ごとにデューティー比を返してコントロールプログラムに渡します。
旋回は、ボタンを押すたびに片方のキャタピラの速度を1段階づつ落とします。
戦車ならではの超信地旋回モードも別途用意しました。
超信地旋回は2速で、左右のキャタピラが逆回転します。

JQueryを使用して、キーボード操作ができるように改良しました。(2018/7/9追記)
前進・後進・左右旋回:矢印キー
停止:スペースキー
左右超信地旋回:Z、X

##コントロールプログラム
rctank.py
Pythonで作成。
操作画面から送られたデューティー比を引数に、モーターを回転させます。

##デモ
本体を見ないで操縦する感覚は独特で、宇宙探査機のようです。
操作画面
alt
走行動画
alt
##感想
モーターのパワーが小さいためか、重量バランスが走行性能に大きく影響します。
HIRAMINEさんの設計は、半田付けが必要であり、若干敷居が高いですが、
他の作品と比べて、かなりコンパクトにまとまっています。
今回はカメラをRaspberry PI専用カメラモジュールにして、さらに軽量化しました。

駆動系はタミヤのツインモーターギヤーボックスセットを使用していますが、
重量バランスが適切でないと、回転時の音が非常にうるさいです。
今回は駆動輪を前に持ってきて、Raspberry PIも車体前方に配置し、
前よりの重量バランスにすると静かになりました。

##参考文献
金丸 隆志
Raspberry Piで学ぶ電子工作 超小型コンピュータで電子回路を制御する
(ブルーバックス) 2014/11/21

クジラ飛行机
やさしくはじめるラズベリー・パイ ~電子工作で簡易ロボット&ガジェットを作ってみよう~
マイナビ出版 2017/5/24

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