XBeeによるArduino無線ロボット工作

XBeeによるArduino無線ロボット工作

マイコンArduinoと無線通信モジュールXBeeを使いワイヤレス操作のロボットを製作。単相誘導モータの制御も解説。

著者 鈴木 美朗志
ジャンル 電子・通信
出版年月日 2016/02/01
ISBN 9784501331603
判型・ページ数 B5・192ページ
定価 本体2,500円+税
在庫 在庫あり

この本に関するお問い合わせ・感想

簡単マイコンのArduinoと無線通信モジュールXBeeを使ってワイヤレスで操作するロボットを製作。タミヤのキットを改造したロボット、RCサーボを使用した3つ脚ロボット、空き缶搬送ロボットなど、実用的な製作事例を紹介。単相誘導モータの制御についても解説。

 日本はロボット大国ともいわれる。自動車工場をはじめ,ものづくりの現場で各種の産業用ロボットが配備されており,ロボットが溶接や塗装,組み立てなどを行っている。
 一方,人口減と高齢化が加速する日本で,人手不足の介護を支えるロボット技術が独自の進化を遂げはじめた。ホンダが開発した歩行訓練の支援ロボット「歩行アシスト」や筑波大発のベンチャー企業が開発した「ロボットスーツHAL」などがある。
 最近話題になったロボットにソフトバンクの「Pepper」がある。「Pepper」はパーソナルロボットで,人工知能を備え,人とのコミュニケーションに特化した機能をもつ。このように,昨今のロボットはメカトロニクスのみならず,ソフトウェアやセンサ技術そして人工知能を備えるように進化してきている。
 このような高度に商品化されたロボットを,個人ではなかなか作ることはできない。本書では,できるところから「自分の手」でロボット作りをしていきたいと考え,無線モジュールXBeeとマイコンボードArduinoを使ってワイヤレス(無線)で操縦するロボットを製作する。送信機の押しボタンスイッチや可変抵抗器(ボリューム)の操作によって,自在に操縦することができる。また,ロボットではないが,単相誘導モータやリバーシブルモータの無線制御も取り上げる。
 製作するロボットや単相誘導モータ制御の概念を以下に述べる。どのロボットにも制御回路基板の製作が必要となる。
■インセクト(虫型ロボット)
 タミヤの有線「リモコン・インセクト」を改造し,無線インセクトにする。
■アームクローラ
 タミヤの「アームクローラ」は4つのクローラをもち,でこぼこ道や段差を乗り越えて前に進む。付属のモータギヤボックスをタミヤの「ツインモータギヤボックス」に取り替えて,前進,後進,右旋回,左旋回ができる。
■2軸ロボット
 圧電振動モジュールの動きに同期して,ロボットが動作する。RCサーボを2つ使い,フレームのアルミ板加工がある。
■3つ脚ロボット
 1つの脚の関節にRCサーボを2つ使い,計6個のRCサーボでロボットが動作する。ロボット本体は正三角形で,その頂点のどの方向にも移動することができる。アルミ板を使ったフレームの加工がある。
■空き缶搬送ロボット
 ロボット本体はタミヤの「ユニバーサルプレート」や「ツインモータギヤボックス」,「スポーツタイヤセット」などで構成され,前進,後進,右旋回,左旋回ができる。RCサーボを3つ使い,空き缶をつかんだり持ち上げたりすることができる。アルミ板の加工がある。
■単相誘導モータ制御
 リレーを2つ,SSRを2つ使った単相誘導モータの正転・逆転回路を作る。単相誘導モータの実用的な無線制御ができる。

Arduinoによるロボット制御は,ほかのマイコン制御回路を構築したことのある人にとって,制御がより簡単になる。また,マイコンや電子回路とは異分野の技術者がロボットを制御したいとき,Arduinoは,必要最小限の勉強で自分のものにすることができる。
 都市部では小中学生向けのロボット教室やロボットを扱うサイエンス教室が多く開設されている。小中学生やその保護者もロボットに親しみや興味をもつ人が増えてきていると思われる。また,高校,専門学校,工業高等学校,大学などでもロボットを学ぶ若い人たちが大勢いる。
 本書が,学校でのArduino無線ロボット工作や工作好きな方々の無線ロボット作りに貢献できれば幸いである。
 刊行にあたり,終始多大なご尽力をいただいた東京電機大学出版局の石沢岳彦氏,石井理紗子氏をはじめ,関係各位に心から御礼申し上げる次第である。

◆書籍関連情報◆


関連ファイルのダウンロード
第1章 XBee無線モジュールとその使い方
 1.1 XBeeによる無線通信の概要
 1.2 XBee無線モジュール
 1.3 XBeeエクスプローラUSB
 1.4 XBeeエクスプローラUSBのドライバのインストール
 1.5 XBee設定用ソフトウェアXCTUのインストール
 1.6 XCTUによるXBeeモジュールの動作設定
 1.7 ATモード(透過モード時)とAPIモード
第2章 XBeeによるインセクト(虫型ロボット)の制御
 2.1 インセクトとインセクト制御の概要
 2.2 インセクトの制御回路
 2.3 制御回路基板の製作
 2.4 インセクトの組み立て
 2.5 パソコンとXBeeエクスプローラUSBによるインセクトの制御
 2.6 プログラムの作成1
 2.7 XBee送信回路
 2.8 ATモード(透過モード時)とAPIモードの設定
 2.9 ルータからコーディネータに送られたAPIフレームの確認
 2.10 プログラムの作成2
第3章 XBeeによるアームクローラの制御
 3.1 アームクローラとアームクローラ制御の概要
 3.2 アームクローラ制御回路
 3.3 制御回路基板の製作
 3.4 アームクローラの組み立て
 3.5 パソコンとXBeeエクスプローラUSBによるアームクローラの制御
 3.6 XBee送信回路
 3.7 XBee送信回路基板の製作
 3.8 ATモード(透過モード時)とAPIモードの設定
 3.9 ルータからコーディネータに送られたAPIフレームの確認
 3.10 プログラムの作成
第4章 圧電振動ジャイロモジュールを使用したRCサーボ2軸ロボットの製作
 4.1 RCサーボ2軸ロボットの制御回路と圧電振動ジャイロの動作原理
 4.2 フレームの加工とRCサーボ2軸ロボットの組み立て
 4.3 制御回路基板の製作
 4.4 プログラムの作成1
 4.5 XBee送信回路
 4.6 XBee受信回路によるRCサーボ2軸ロボットの制御回路
 4.7 ATモード(透過モード時)とAPIモードの設定
 4.8 ルータからコーディネータに送られたAPIフレームの確認
 4.9 プログラムの作成2
第5章 XBeeによる3つ脚ロボットの制御
 5.1 XBee送信機と3つ脚ロボットの概要
 5.2 XBee送信回路とXBee受信制御回路
 5.3 フレームの加工と3つ脚ロボットの組み立て
 5.4 Arduinoワイヤレスプロトシールド
 5.5 XBee送信回路とXBee受信制御回路の製作
 5.6 RCサーボの中心位置
 5.7 RCサーボの角度の決め方
 5.8 ATモード(透過モード時)とAPIモードの設定
 5.9 プログラムの作成
第6章 XBeeによる空き缶搬送ロボットの制御
 6.1 XBee送信機と空き缶搬送ロボットの概要
 6.2 XBee送信回路とXBee受信制御回路
 6.3 フレームの加工とロボットの組み立て
 6.4 送信回路と受信制御回路の製作
 6.5 ATモード(透過モード時)とAPIモードの設定
 6.6 ルータからコーディネータに送られたAPIフレームの確認
 6.7 プログラムの作成
第7章 XBeeによる単相誘導モータの正転・逆転回路
 7.1 リレーの基本回路
 7.2 リレーシーケンス回路
 7.3 単相誘導モータの正転・逆転回路
 7.4 XBeeによる単相誘導モータの正転・逆転実用回路
 7.5 SSR
 7.6 XBeeによる単相誘導モータの正転・逆転実用回路の組み立て
 7.7 ATモード(透過モード時)とAPIモードの設定
 7.8 ルータからコーディネータに送られたAPIフレームの確認
 7.9 プログラムの作成
 7.10 リバーシブルモータ
 7.11 XBeeによるリバーシブルモータの正転・逆転回路
 7.12 プログラムの作成
索引

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