クローラーを動かす

必要なパーツ

メーカー	秋月通販コード	型番	商品名	個数
Anker	-	A1263011-9	Anker PowerCore 10000 (モバイルバッテリー 10000mAh)	1
協和ハーモネット	P-02220	TCW 0.6mm 10m	スズメッキ線（０．６ｍｍ　１０ｍ）	1
シャープ	I-02551	GP2Y0A21YK	シャープ測距モジュール	1
Microchip Technology Inc.	I-09485	MCP3008-I/P	１０ｂｉｔ　８ｃｈ　ＡＤコンバータ	1
東芝	I-02001	TA7291P	モータードライバ	2
TAMIYA	-	ITEM 70168	ダブルギヤボックス	1
TAMIYA	-	ITEM 70098	ユニバーサルプレート	1
TAMIYA	-	ITEM 70229	32mm径スプロケット＆クローラーセット	1

配線

クローラーを動かす回路図1 クローラーを動かす回路図2

動作確認用のコード

Gemfile

source "https://rubygems.org"

git_source(:github) {|repo_name| "https://github.com/#{repo_name}" }

gem 'pi_piper'

bundle install --path vendor/bundle を実行します。

ta7291p.rb

モータードライバー(TA7291P) を制御するコードです。

require 'pi_piper'

class Ta7291p
  attr_reader :forward_pin, :back_pin

  def initialize(pwm_pin_id, forward_pin_id, back_pin_id, power_value = 0.5)
    @pwm_pin = pwm = PiPiper::Pwm.new pin: pwm_pin_id
    @forward_pin = PiPiper::Pin.new pin: forward_pin_id, direction: :out
    @back_pin = PiPiper::Pin.new pin: back_pin_id, direction: :out
    @power = power_value
    @pwm_pin.value = power_value
  end

  def power=(value)
    @power = value
    @pwm_pin.value = value
  end

  def power
    @power
  end

  def forward(drive_time)
    @forward_pin.on
    sleep drive_time
    @forward_pin.off
  end

  def back(drive_time)
    @back_pin.on
    sleep drive_time
    @back_pin.off
  end

  def breake
    @forward_pin.on
    @back_pin.on
  end
end

mcp3008.rb

アナログ・デジタル変換チップ(MCP3008) を制御するコードです。

require 'pi_piper'

class Mcp3008
  attr_reader :channel

  def initialize(channel)
    @channel = channel
  end

  def read
    PiPiper::Spi.begin do |spi|
      adc = spi.write [0x1, (0x8 + @channel) << 4, 0x0]
      ((adc[1] & 0x3) << 8) + adc[2]
    end
  end
end

gp2y0a21yk0f.rb

距離センサー(GP2Y0A21YK0F) から MCP3008 経由で取得した電圧から距離に変換するコードです。

class Gp2y0a21yk0f
  def self.volt_to_distance(volt)
    return 0 if volt == 0

    dist = (6787 / (volt - 3)) - 4
    dist.round(4)
  end
end

crawler_test.rb

動作確認用のコードです。

require './ta7291p'
require './mcp3008'
require './gp2y0a21yk0f'

# モーター1
# GPIO 20 -> 正転?
# GPIO 21 -> 逆転?
# GPIO 12 -> PWM
@motor_1 = Ta7291p.new(12, 20, 21, 0.7)

# モーター2
# GPIO 5 -> 正転?
# GPIO 6 -> 逆転?
# GPIO 13 -> PWM
@motor_2 = Ta7291p.new(13, 5, 6, 0.7)

# ADコンバーター
mcp3008 = Mcp3008.new(0)

def kick_combo_motor
  [@motor_1, @motor_2].map do |motor|
    Thread.new { yield(motor) }
  end.each { |t| t.join }
end

loop do
  # モーターを交互に動かす
  @motor_1.forward(2)
  @motor_2.forward(2)

  sleep 2

  # モーターを左右同時に動かす
  kick_combo_motor { |motor| motor.forward(2) }

  # センサーの値を取得する
  puts Gp2y0a21yk0f.volt_to_distance(mcp3008.read)

  sleep 2
end

動作確認

これで、モーターが交互に動いた後に、左右のモーターが同時に動きます。最後に、距離センサーの値をコンソールに表示します。

rbenv sudo bundle exec ruby crawler_test.rb

Let’s try

次の機能を備えた、クローラー動かすを作るためにはどのようなアルゴリズムになるか考えてみましょう。
1. クローラーは前に進んでいく。
2. 距離センサーを使って、障害物がないか確認する。障害物があれば、それを避けて進む。
考えたアルゴリズムを実装してみましょう。

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