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Spresensを使って自律移動出来るよっ(uLiDARの製作と運用)

# 0. はじめに こんにちわ、リナちゃん@chrmlinux03 です 今回は Spresense を使って**uLiDAR**を自作し自律移動するロボット(クローラ型)を作ってみたいと思います。 あくまでも **uLiDAR** を作るのが目的ですからモジュール化し **足回り** は付け替えOKな感じで。

# 1. 準備 ## uLiDARとは 最近のロボットには LiDAR と呼ばれるレーザによる測距センサーをぐるぐる回す機械が搭載されてます。 これは自分自身と壁までの距離つかって自分の今居る場所を推定させるためのデバイスであり、屋内ではこれはありかも知れませんが屋外ではちょっと...という感じです。それと**回転系**のデバイスは....。 そこでVL53L5CXというTOFセンサを64個(8x8)格子状に搭載したなんとも贅沢なセンサを使って **自前**でLiDARならぬ uLiDARを作ってみようと思います。 探査法は右手法アルゴリズムにて行いますので簡単な安価な測距センサも右手側に装備する必要があります。

## VL53L5CXとは 簡単に言うと TOFセンサ(Time Of Flight方式の光学式測距)が 8x8 の格子状に並べられていて 前方 400cm (4m) におけるFOV が45°という**広範囲**のデータが取得できるセンサになってます 発売は随分前なんですが、何故かあまり使っている方々をおりません。(便利なのに)

>引用:VL53L5CXユーザーズマニュアル > > >

## 自律移動とは 外部からのイベントによらず 自分で考えて移動する事ができる。これが自律移動。目的？それはあとで考える事にしよう。初期位置が設定出来ればそこにQi系の充電台を置いて自動充電も可能かも... ## クローラとは 屋内屋外問わず オムニホイールやメカナムホイールまたは車輪ですと どうしても落ちているものに引っかかってしまう。またサーボモータだと小さい型だとパワーが足りない。ここはDCモータでクローラ(キャタピラ)駆動させることにする。

2本のIO(DegitalWrite + AnalogWrite) を使えば1個のモータはPWM駆動できます。 他の方々のライブラリは2本のIO(AnalogWrite x 2)を使っているようなのですが DCモータは所詮 **差動**で動くわけですから、ちょっと工夫をしてみました。 @[twitter](https://twitter.com/chrmlinux03/status/1559526096030531590?s=20&t=VKLJcG37k7H4nGBP9xmPyg)

またDCモータはON/OFF や OFF/ON の動作時に激しい電流の変化があるため回路やデバイスに対して**スムーズ**な駆動が必要なために、**台形制御**と呼ばれる駆動方法が必要です。そこで**移動平均**によるDCモータ駆動も可能と考え今回のDCモータ駆動は下記の自前ライブラリを使用する事にしました。 

>自作台形制御ライブラリ >https://www.arduinolibraries.info/libraries/trape-zoid

過去の経験を活かし2PIN(DegitalOut + AnalogOut)のみで1個のモータを駆動し、モータの優劣(劣化/個体差)によるFactも加味してあります

>自作DCモータ駆動ライブラリ >https://github.com/chrmlinux/tinyDC ## SLAMとは

## IMUとは

今回は　MPU6050 という6軸タイプのセンサを使いましたが、wifiModem で使用するモジュールに M5AtomMatrix を使えば MPU6885 用の配線は不要です。

# 2. 製作開始 ## ハード構成 Spresense本基板 Spresense拡張基板(Arduino形状) AddonBoard01基板 バッテリ基板(3.7V->5V充放電基板) バッテリ(LiION3.7V 400mAH) DCモータ5Vx2 クローラセット2輪 各種センサ DAISOのカバー的なもの ## AddOnBord01基板

製作と言ってもコネクタをつけまくって電源を張りまくってって感じです。


今後の拡張のため WiFiはどうしても必要により苦肉の策、M5AtomLiteはI2CSlaveとして駆動させるので今回はWiFiModemとして使用されます。ただしあくまでも今回の主役は Spresense であって M5Atom は I2C Slave として動作します。 ROSもWiFiであれば受け入れてくれるかもしれない....

>自作 I2C MASTER/SLAVE ライブラリ >https://github.com/chrmlinux/esp32MasterSlave

## TOF64センサー

## HC-SR04(300cm 超音波距離センサ) 右手法アルゴリズムにより**洞窟**等の道順探索にはかならず右手を**壁**に手を触れて洞窟を探索する事になります。 今回のTOF64センサは前方を見て壁の有無を45°のFOV で検出し、SR-04 は右手法アルゴリズムの**右手**の役目をします。