2018年12月9日日曜日

センサ値の距離変換のはなし

この記事はMice Advent Calender 2018 の13日目の記事です。

 皆さん,こんにちは.はじめましての方は初めまして.Miceの部長になったらしいMeisterのなかの人です (Twitter:makoto@VrIyoe).ど素人なんですが部長になってしまうあたりMiceもいよいよやばいと感じています.人不足深刻だなあ...

さて,昨日は,nabeさんの今年のマウスと教訓でした.新作の構想を練っている段階ですが,僕もスマートな設計・配置できたらなと思います.


□センサ値の距離変換の話


 今年一年間横壁センサのセンサ値を距離変換して制御してきたので,そのことについて話したいと思います.


 距離に変換する関数はこんな感じです.センサ値を入れると距離を返します.多項式近似を低次に抑え,かつ正確にするため壁が近い時と遠い時で区間を分けました.あまり区間を分けて距離変換する人がいない気がするのですが,区間をわけない方がいいのでしょうか.

 壁制御は結構回りくどいことをしています.壁センサを距離変換した値から,車体の中心線の区画中心からの変位を算出して,その値に基づいて制御量をきめています.制御量は比例定数と代表速度と区画中心からの変位量の積としました.

 正しいかはさておいて,まだライントレーサ―しか制御したことのなかった今年の5月くらいに,少し理論的に考えようとおもい,壁制御は左右に同じ制御量をかけるとして考えた結果,

vは代表速度,
kは比例定数,
xは車体の区画中心からの横方向の変位(右向きが正)
θは車体の回転角(反時計回りが正)

みたいな式が理想の制御量では?となりました.この式を実現するために線形化したといっても間違いではないのですが,光センサしかのけていないステッパーでは角度θを読むのは難しく,第一項だけが結果残って今の制御になりました.



 壁制御は結構感動したことを覚えてます.
(てか壁制御ができたの七月になってからなんですね.)

 大会等ではMax速度は約2m/s,Max加速度は3.8m/s/sとしていましたが,脱調しにくかったのは距離変換して制御していたため,中心付近でも制御が効きやすかったこと,壁付近でも制御量が極端に大きくなりすぎないことが理由だと思います.あと,センサ値の線形化していてよかったこととしては,センサの物理的説得をした時の影響が少ないかもしれないことがあります.壁切れ補正を入れるために横壁センサを11月の下旬にかなり曲げたのですが,もちろん関数は作り直しですが,制御定数は変えなくて済みました.



□来季のコンセプト


 線形化をしているから簡単になるかもしれない制御や,車軸の区画中心からの横変位がわかるからこそできそうな制御について述べようかと思いましたが,先輩の話を聞くうちに自信がなくなってきたのでまたの機会にしようと思います.ということで中略.




(中略).





 来年度は横90度に近いセンサを付けたいです.(実際には数度くらい角度をつけるかもしれませんが.)多分光センサは壁制御用,壁切れ用,前壁補正用に6個搭載することになると思います.あと今年一年経験したのは,調整のつらさです.スラロームを始めた時,下板を変えて車体の特性が変わったとき,斜めの動作を作り始めた時毎度,




と思ってました.独立二輪マウス特有の加減速によって接地面の変化することが大きい気がしました.滑る方向や前後のオフセットの長さに一貫した法則性がなくて調整がだるすぎたので,滑りについてもっと勉強して滑りにつよいマウスにしたいと思います.また,今年できなかった壁制御の式の第二項目をジャイロを使って試したいなと思います.



次回作にご期待ください.(来年中にできるとは言っていない)




明日は,ぶちょーだった人のありがたいブログです.どんなブログになるのでしょうか.

わたし,気になります!








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