遅くなりましたが、文化祭終了し、我がロボット研究部は優良賞をいただくことができました。ご来場してくださった皆さん、大変ありがとうございました。

しかし最優秀を狙っていた56期にとっては満足できる結果ではありません。そこで文化祭が終了した週には部会を開き文化祭の反省会をし、来年の展示の姿について考えました。後輩たちにしっかり今年の悪い点を直してもらって来年にはさらに良い展示をしていきたいと思います。

さて文化祭終わり、高２には体育祭があり怒涛のイベントラッシュがあり、来週より試験一週間前になります。そんな中でクラブ活動はあまり時間はありませんが、本日やったことなどを、、、、

ブログでは公表していませんでしたが、夏休みより、長年の夢であった「空飛ぶロボット」を作り始めていました。名前は「CROSS FLYER」

4つのプロペラをで飛ぶクワッドコプターと言われるものです。文化祭前にハードウェアが完成し、文化祭でもそのロボットの浮上実験を展示していました。

ただ、一つのプロペラの回転数が何らかの原因で足りず、文化祭ではその部分だけが飛ばず、傾いた状態で浮上している状態でした。文化祭が終わり体育祭の準備の合間に分解して確認したところ、シャフトに開けたギヤを固定する穴が少しズレていたことが原因とわかり、今日新しくシャフトを制作し、組み立ててもう一度浮上実験を行いました。これがその動画です。

見てわかるようにまだ姿勢制御は入れてません。予定としては自作クワッドコプターでよくある姿勢制御付きのジャイロセンサーにモーターつないでおわりではなくて、AVRマイコンでセンサーの値を読み取ってモーターを制御して姿勢制御していこうと考えています。

これに穴を開ければプリント基板の出来上がり。

制作手順ですが、この用紙にレーザープリンターでパターンを印刷し生基板に乗せて、「水をかけながらアイロンで紙を乾かす」という動作を何回か繰り返したら、印刷部分が基板に転写されます。これをエッチング液でエッチングして、スチールウールでトナーを剥がしたら完成です。

今度写真付きでまとめます。

さて、ちょっといろいろあったんですけど、特筆すべきはフライス盤が動いたことでしょうか。いろいろめんどくさいところもありましたが、ちゃんとフライス盤のステッピングモーターがキチンと回ってます。で、早速切りだそうとしたところ、

ポキ

折れました。エンドミルがきれいに折れました。たぶん、折れた原因はステッピングモータのスピードが早すぎたんだと思います。また、買わなければ。でも、なにはともあれ、ちゃんと、１４万の代物は動いております。

さて、前回FPGA内部での処理について振っていたので、その続きを…
FPGA内部で処理するにも、マイコンみたいにはいきません。基本的にFPGAは並列処理などが得意なのでマイコンとも性格が違います。
しかし、マイコンも元をたどればFETの塊。要は、FPGAの中にマイコンを搭載すればよいのです。そうすることにより、基板の実装面積の面からも効率が良いし、何より高速。ペリフェラルも豊富。（無ければFPGAの中で作ればいい。）

ということで、良いことずくしのFPGAなのですが、問題はあまりにピンが多すぎて、OLIEMEXに頼めないことでしょうか。なので、ここはいわゆる高価なFPGA評価ボードとか買うしかないです。FPGAは前途多難です。

Bluetoothとは近距離にある機器同士で無線通信するための規格です。
無線通信と聞くと、一つの周波数をずっと利用し、同時には同じ周波数が利用できず、混信するものだというイメージがあると思います。TVやラジオがその例ですが。無線LANも一つのグループで常に同じ周波数(チャンネル)を利用し、すでに周辺で利用されているチャンネルを利用しようとすると混信することになります。
ですからこれがこれまでロボットの競技では無線通信というものは禁止されてきた理由です。各チームが勝手に利用する周波数を決めると会場で混信する可能性があるからです。

しかし、Bluetoothは複数の周波数(正確には2.4GHz帯（2402～2480MHz）1MHzごとの計79個のチャネル)を毎秒1600回切り替えて通信しています。

複数の機器が通信している場合を考えてみます。Bluetoothでない場合どちらも同じ周波数を利用してしまうと手動で設定をかえるなりなんなりしてお互いが干渉しないように操作するまではどちらも通信ができなくなります。しかし、Bluetoothの場合細かく周波数をランダムに切り替えるのでたまにチャンネルが重なり通信できなくなったとしても次の瞬間はお互い違う周波数を使うので通信ができます。これにより重大な混信は発生しません。

また、Class2と言うのは単なる電波の強さです。
Class1は電波強度100mWだいたいの到達距離が100m、Class2は2.5mW(10m)、Class3は1mWで1mとなっています。つまり、Class2が許可されているということはそれよりも弱いClass3も利用していいということです。

といってもこんな根本的な規格を知る必要はありません、もちろん基礎知識として知っておいてほしいですが、周波数ホッピングをするにはどうすればいいのかなど自分でBluetooth規格の通信をする回路を組むなら別ですが、そんなことは無いでしょうし、開発しても「Bluetooth SIG」による認証を受けない限りBluetooth対応と名乗ってはいけません。

実際にロボットの通信を行う場合は既に存在するモジュール(正しくはSPPプロファイルによるシリアル通信モジュール)を購入しマイコンに接続することになると思います。
マイコンにはSCIやUARTなどのシリアル通信機能がついているはずです。ロボット同士で通信するにはこのシリアル同士を有線で接続することによって実現できるということは予備知識として理解していただきたいものです。これができないかぎりBluetoothによる無線通信に取り組もうとするのはやめてください。まずは有線で接続して通信するという実験をしてからBluetoothによる無線通信に取り組みましょう。

なぜなら、Bluetoothモジュール(SPPプロファイルによるシリアル通信モジュール)は通信する経路を用意してくれるだけ(つまり、有線でつないでいた部分を無線にしてくれるだけ)でマイコンにプログラミングする内容はほとんど有線と変らないからです。

ほんとうに大切なのはシリアル通信でどんな内容をロボット同士で通信するかです。また、読まないといけないのはBluetoothの規格についてではなく、購入するモジュールの説明書です。

まずはいきなりロボットに接続するのではなく、パソコンを2台用意し、それぞれのパソコンのシリアルポートにBluetoothモジュールを接続し、どうすれば有線で接続した場合と同じ通信ができるかどうかを確認しましょう。

ここに入手性の高いBluetoothモジュールの例をのせておきます。日本語のマニュアル付きだとわかりやすいですが同じ機能なのに値段が張ります。できれば英語のマニュアルを読む方が経済的です。個人的には一番上のリンク先の「KC21」がおすすめです。これについては過去に紹介したことがあります。できれば、電源を投入するだけで事前に設定した通信相手を検索し自動で接続を確立する機能が搭載されている方が相手が限定されているロボット同士の通信には便利です。そうでないと、マイコンがモジュールに指示を出すプログラムも書く必要がでてくるので。

KCとBTシリーズ組込Bluetoothモジュール(英語マニュアル、購入の際はアンテナ内蔵のモジュールにすること)
Bluetooth DIP Module(BGB203)(英語マニュアル)
ZEAL-C01
ZEAL-S01

その疑問はさておき、この長い入試休みも今日で終りです。僕は今まで何をしていたかというと、ずっとロボットの事を調べていました。主にFPGAのことについてやARM、AVRなど。ほかに見ていたのがロボット研究部のロボカップ以外に出場できそうな大会などを探していました。なぜ、探しているかというと、どうも出場する大会がロボカップだけだと、どうしても空白の時期ができます。別にそこで自分の好きなように作ってもいいのですが、やはり目に見える活動の成果を挙げなければならないと思うのです。それもロボカップだけではなくいろいろな大会などにでたほうが、ロボットの開発の視野も広くなるし、なによりほかのエンジニアやクラブのひとたちとの交流も深まります。しかしなかなかないものですね。高校生からとかいう制限がついてたり、お金がかなりかかるなどいろいろないものです。まあ、ゆっくりやっていきます。

chibiegg追記:Bluetooth Class2について