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EV3の90度その場せん回とジャイロの暴走について
以下の内容は2015/10/06にロボジョイくらぶマイスターブログに掲載されたものです。
突然ですが、ロボットのその場せん回（超信地旋回）について考えてみました。その場せん回はロボット競技の世界では必須の技術です。できるだけ誤差のないせん回が求められています。
用意したロボットはこちら。モーター２個のシンプルなロボットです。
プログラム１。最もオーソドックスな方法がこちら。1秒おきに90度せん回します。
モーターの回転角度はトレッドと
見た目が90度になるまでパラメータを上げ下げ修正する、、、っていう方法は原始的すぎるので止めましょう。
トレッドっていうのは、タイヤ間の距離のことです。このように分厚いタイヤだと、正確なトレッドが求まりません。ここでは12cmとしました。
プログラム１を実行してみました。NXTソフトウェアの時代はモーターがきれいに止まれなくて、オーバランして回転が戻っていたのですが、EV3ソフトウェアはファームが優秀なので、きれいに停止します。到着前に正確に減速しています。
だいたいうまくせん回できましたが、角度のズレが気になります。ただ、一生懸命角度を調整しても、あとで実行すると、不確定な要素（バッテリ残量やタイヤの摩擦）で動きが違ってしまいます。
プログラム２です。プログラム１はモーターの回転の立ち上がりが急すぎるように見えたので、台形駆動にしてみました。 こうすると回転の加減速レートを自由に設定できます。急激な回転を減らして不確定要素を減らそうという発想です。
実行してみた結果ですが、今度はブレーキができなくて、オーバーランしてしまいます。しかたないので、オーバーランを見越して回転角度を減らしてみました。ここがカッコ悪いです。プログラム３では加減速レートを減らしてみましたが、効果のほどが良く分かりませんでした。
プログラム４．ジャイロを使って９０度旋回させてみました。
実行結果ですが、うまく止まれません。ジャイロ自体は正確だと思うのですが、タイミングがシビアすぎるのと、モーターがオーバーランするので、誤差が生まれてしまいます。
プログラム5。最初に作ったプログラムとジャイロの合わせ技です。止まっている時にジャイロを読んで、タイミングのシビアさを回避しています。
９０度せん回を８回実行してからジャイロで補正してみましたが、意外にもうまくいきました。
ただし、ジャイロは頻繁に暴走するので、扱いにはコツが必要です。コツについてはあとで紹介します。
これ以外にも。床面のラインを読んで補正したり、別の方法があると思います。研究してみましょう。
プログラム1～5はこちら。
turn90degree.zip
◆ （以下おまけ）ジャイロセンサーの暴走について
ジャイロセンサーを使っていると暴走することがあります。ジャイロが暴走しているかどうかは、PortViewで確認します。ジャイロセンサーが静止した状態で、値が勝手に増えたり減ったりする。これが暴走です。
暴走の原因はジャイロセンサーの原点がズレてしまうからです。この現象をドリフトといいます。温度変化や振動によってドリフトは発生します。経験的に、一晩置いたジャイロセンサーを初めて使ったりするとドリフトは起きます。ジャイロセンサーは慣らし運転しないとうまく測定できません。
暴走を止めるには、ジャイロセンサーのキャリブレーションをやり直します。キャリブレーションをやり直す方法は２つあります。
・インテリジェントブロックを再起動する
・ジャイロセンサーをポートに接続し直す
ちなみに、ジャイロセンサーのブロックにある「リセット」という項目は角度をリセットするだけなので暴走は止まりません。ソフト的にキャリリブレーションをやり直せると良かったのですが、、、。
インテリジェントブロックの再起動は時間がかかりすぎるので、オススメしません。
残る方法はジャイロセンサーの接続し直しです。ようするにケーブルを一度抜いて、差し込むだけです。接続するさいには、ジャイロ自体が完全に静止した状態で行います。少しでも揺れがあると、原点がズレますので、暴走してしまいます。
あと、ジャイロセンサーは回転軸の中心に取り付けましょう。回転軸から位置がずれていると誤差になってしまいます。
ちなみにジャイロセンサーにはInvenSenseという会社の「ISZ-655」というセンサーが搭載されています。圧電ジャイロよりも高級なMEMSを使ったジャイロです。
（文／松原拓也）
当ブログの内容は、弊社製品の活用に関する参考情報として提供しております。
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