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、勉強のためロボットの回路を分析します。

３回目の今回は、メイン基板にあるモータドライブ回路の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！！！

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
— と雷@技術書典応援祭 (@chmod_x_akasit) August 18, 2019

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。

f:id:macakasit:20200329130531p:plain — メイン基板（3Dモデル）

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。

f:id:macakasit:20200404225211j:plain — メイン基板

メイン基板のXBeeやNucleoを囲うように、少し大きめのICが3つあります。

このIC周辺がモータドライブ回路です。 Rootsのロボットはホイールモータが3つ搭載されているため、モータドライブ回路も3つあります。

3つの回路はほとんど同じなので、ブロック図は代表して1枚作成します。（同じようなブロック図を何枚も作るのは面倒です）

回路図を見る

前回も見ましたが、もう一度回路図を確認しましょう。回路図と部品表もGitHubの同じページに公開しています。

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。

f:id:macakasit:20200325081518p:plain — 回路図（PDF）

回路図に型名が書かれていない素子は、部品表をみて確認しましょう。

そして今回参照するのはモータドライブ回路です。回路図PDFの4~6ページにあります。

f:id:macakasit:20200404144542p:plain — モータドライブ回路図

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。

f:id:macakasit:20200404144854p:plain — モータドライブ回路ブロック図

ブロック図の各要素について説明を加えます。

マイコン

ブロック図の中央にあるのがマイコンです。マイクロチップ社のdsPIC33EP32MC502を使っています。

公式ページを見ると、このマイコンはモータコントロールに特化していることがわかります。

www.microchip.com

電源・通信回路ブロック

ブロック図の左上には電源と通信の回路ブロックがあります。

f:id:macakasit:20200404145352p:plain — 電源・通信回路ブロック

モータドライブ回路はメイン基板に実装されているので、メイン基板の素子から電源供給され、メイン基板の素子と通信します。

マイコンの電源は3.3Vです。また、15V電圧（バッテリー電圧）をアナログポートで監視します。この15Vはモータにも供給されるので、モータ制御のために監視しているようです。

5ピンのピンヘッダはマイコンのソフト書き込み端子に接続されています。このマイコンはdsPICなので、書き込みに使うのはPICKitでしょう。

エンコーダ・ID設定回路ブロック

ブロック図の左下にあるのがエンコーダとID設定回路ブロックです。

f:id:macakasit:20200404150656p:plain — エンコーダ・ID設定回路ブロック

エンコーダ基板はホイールモータの裏側に取り付けられています。

f:id:macakasit:20200404203712p:plain — GitHub上の3Dモデルよりこれがエンコーダ基板

マイコンのRA2、RA3ピンに接続されるのがID設定回路ブロックです。といってもただのプルアップ・プルダウン回路です。

ロボットにはモータドライブマイコン（dsPIC）が3つ搭載されており、それぞれにモータ制御プログラムを書き込みます。しかし別々のプログラムを3つ作成するのは面倒です。できることなら１つのプログラムを流用したいですよね。それを簡単にするのがこのID設定回路ブロックです。

たとえば、RA2とRA3がプルダウンならID0、 RA2がプルアップならID1、 RA3がプルアップならID2という風にプログラムを作成すれば、一つのプログラムを使いまわすことができます。

コードにするとこんな感じです。

// コード例
int myID = readMyIDfromRA2andRA3();
if (myID == ID0){
  // 右モータの制御
} else if(myID == ID1){
  // 左モータの制御
} else if(myID == ID2){
  // 後モータの制御
}

作業を簡単にする（あるいは作業ミスを減らす）工夫が見られますね！