RoboCup SSL Rootsの回路を分析！【２：メイン基板の回路ブロック図】
こんにちは。ロボカップSSLに出場するチームRootsのと雷です。
チームではソフト開発を担当していますが、自己研鑽としてロボットの回路を分析します。
２回目の今回は、回路図を理解するためにメイン基板の回路ブロック図を作成します。
Rootsのロボットとは
Rootsのロボットに限らず、ロボカップSSLに出場しているのはこんなロボットです。
直径180 mm、高さ150 mmの大きさで、
準優勝でした！！！
— と雷@技術書典応援祭 (@chmod_x_akasit) August 18, 2019
ここまで勝ち続けられるとは思っていなくてびっくりしましたが、Rootsは強くなっています！！！
応援してくれた皆さんありがとうございました！！！
そして、キーパー0番と、PKを決めた4番ありがとう！！！#roots_ssl pic.twitter.com/FIhRi9MRI8
オムニホイールで全方向に移動して、
MFTの会場でデバッグするロボカッパー#MFTokyo2019 #MFT2019#roots_ssl pic.twitter.com/JvP72JAYac
— と雷@技術書典応援祭 (@chmod_x_akasit) August 4, 2019
ゴルフボールをキックするサッカーロボットです。
ロボット ヨシ！！！#MFTokyo2019 #MFT2019#ssl_roots pic.twitter.com/W0ElI09uij
— と雷@技術書典応援祭 (@chmod_x_akasit) August 2, 2019
メイン基板ってどれ？
メイン基板はこれです。
この3DモデルはGitHubからアクセスできます。
robot_Ver_JapanOpen2019 · SSL-Roots/Roots_home Wiki · GitHub
また、同じページには基板の写真も掲載されています。
無線モジュールのXBeeやSTマイクロのNucleoが目立ちますね。 LCDモジュールも見えます。
表面実装部品だけでなくスルーホール部品も使っているようです。
基板左下には3Dプリンタで作られたケースが見えます。 触ったら危険な部品でも載っているのでしょうか？
どんな部品が載っているのか回路図と部品表を見て確認しましょう。
回路図を見る
回路図と部品表もGitHubの同じページに公開されています。
まずは回路図(PDF)を開いてみましょう。
つぎのようにPDFファイルが表示されます。
回路図に型名が書かれていない素子は 部品表を見て確認しましょう。
しかし、この回路図だけをみても何がどうなっているのかすぐにはわかりません。
そこで、より理解しやすくするため回路ブロック図を作成しました。
回路ブロック図
できあがった回路ブロック図がこちらです。
回路規模が大きいですね・・・。
少し説明を加えます。
電源回路ブロック
ブロック図の左上には電源回路ブロックがあります。
バッテリー（おそらくLiPo、電圧・容量は不明）から電源供給し、逆電圧保護回路とロードスイッチを経て、レギュレータにつながります。 出力される電圧は15V（おそらくバッテリー電圧）と、12V、5V、3.3Vです。
物理スイッチ回路ブロック
ブロック図の左中には物理スイッチ回路ブロックがあります。
Pushスイッチが4つ、2ビットのDIPスイッチが1つ、マイコン（NUCLEO-F303K8）に接続されています。
また、基板外部にはPushスイッチが1つ接続されています。
無線通信、ボールセンサ回路ブロック
ブロック図の左下には無線通信器とボールセンサがつながる回路ブロックがあります。
どちらも外部基板（外部モジュール）のため、コネクタ（ソケット）経由でメイン基板に接続されます。
I2C、LED点灯回路ブロック
ブロック図右上にはI2C通信回路と、LED点灯回路ブロックがあります。
I2C通信ラインには、LCDモジュールとEEPROM、4ピンコネクタが接続されています。 4ピンコネクタに何が接続されるのか、回路図からは読み取れませんでした。
赤色LEDには15Vが接続されているので、電源供給（ロードスイッチON）と同時に光ります。 緑色LEDはデバッグ用だと思います。
モータドライブ回路ブロック
ブロック図の右中にはモータドライブ回路ブロックがあります。
ロボットには、走行用のホイールモータが3つ、ドリブル用のモータが1つ搭載されています。 （※4輪ロボットの場合はホイールモータが4つ必要です）
ホイールモータ用のモータドライバ回路とマイコンはCAN通信でやり取りします。 （モータドライバ回路図は規模が大きいので、別途ブロック図を作成します。）
ドリブルモータの回路ブロックはシンプルで、トランジスタ・FETで構成されたスイッチング回路と、電流センサで構成されています。
昇圧・キックデバイス回路ブロック
最後に紹介するのが昇圧・キックデバイス回路ブロックです。
フライバックコンバータでコンデンサを充電し、ソレノイドに放電（スイッチ回路をON）することで、ボールをキックできます。
コンデンサとソレノイドにどんな部品を使っているのかは、回路図から読み取れませんでした。
また、昇圧電圧170Vも回路図には書かれていませんでしたが、2017年の回路情報を参考に値を入れています。
もしかしたら2019年モデルでは電圧が変わっているかもしれません。
ロボカップSSLマシン用回路-昇圧基板 | Roots_home
まとめと次回予告
今回はRootsロボットの回路図を理解するために、メイン基板の回路ブロック図を作成しました。
次回はメイン基板上にあるホイールモータドライブ回路について、回路ブロック図を作成します。
