ＲＣ送・受信機（プロポ）の使い方

このページでは、ロボットを操縦するときに使用している、ＲＣ送・受信機のセット （通称プロポ）を私がロボットに使う時のやり方について簡単に説明します。

ＲＣ送・受信機セットの基本構成

ラジコンで普通に車、船そして飛行機等の模型を操縦しようとするときに購入するセットで 以下の要素から構成されています。
• 送信機：操縦するときに手に持つ部分でジョイスティックやホイールが付いています。

• 受信機：模型に載せる部分で送信機からの電波からＲＣサーボを動かす信号を 取り出します。ここへＲＣサーボやＲＣジャイロを接続します。

• ＲＣサーボ：当サイトでお馴染みのDCモーター、制御回路、減速機が一体となった サーボモーターのユニットです。

• その他付属品：ＲＣサーボと受信機を駆動するための電池を入れ電池ボックスや 送信機のアンテナの先に付けるリボンなどいくつかの付属品があります。

• チャンネル数： それぞれのセットの要目の一つに「チャンネル」と称される項目があります。このチャンネル は送信機（操縦するときに手に持つ部分でジョイスティックやホイールが付いています。） から制御できるＲＣサーボの数を表しています。チャンネルが多いほど高価になります。

  車用の２チャンネルから始まり、飛行機やヘリ用の９チャンネル程度まであります。 どういうロボットを作るかにもよりますが、入手の容易さからいって２足ロボット等 地上を移動するロボットの操縦用には４チャンネルが手頃だと思います。

  チャンネルの割り振り方の例としては、４チャンネルのうちの２チャンネルを移動方向の指示、 他の２チャンネルをモード切替や、特別なアクションのトリガ等に割り当てる等が考えられます。

• 電波の周波数／変調方式： 周波数としては２７MHz帯、４０MHz帯および７２MHz帯があり、変調方式としては AMとFMがあります。またチャンネル数の多いプロポ用にはFMでPCM方式のものもあります。

  一般的にはAM -> FM -> PCM(FM)がノイズに強いとされています。 普通のラジコン飛行機ならば、電波がうまく届かなくなると即墜落ですが、「ロボット」の 操縦に使うことを考えた場合、例えば、実行できない命令が来たときは自律モードへ移行し、 「安全な状態で待機」「離陸した場所へ着陸」等、様々な対応を取ることが出来ますので、 必要十分な機種を選べば良いと思います。

• 価格と購入単位について： プロポセットは大体１万円〜１５万円位です。セットの中に使いたいRCサーボがうまく含まれている ケースは稀だと思いますので、気に入った送信機と受信機をバラで買うのが良いと思います。 （当然の事として、マッチングには注意が必要ですが・・・） ちなみに私が買った送信機と受信機を以下に示します。

	メーカー：フタバ 型式：FM 40MHz帯 型名：T4VF チャンネル数：4 購入価格：\4800　(クリスタル別売り\1000) 購入先：仙台の　石井模型
	メーカー：ＧＷＳ 型式：FM 40MHz帯 型名：GWR-4P チャンネル数：4 重量：5.4g 購入価格：\4050　(クリスタル付き) 購入先：秋葉原の　フタバ産業

２Ｌ１ｖ６／２Ｌ２ｖ１で使用した送・受信機（2002年時点）

マイコンとのインターフェイス

ＲＣ操縦の時のシステム構成

６Ｌ１／４Ｌ１の場合を例に説明すると以下のようになります。「ＲＣデコードボード」の 部分でＰＷＭ信号を適当に数値化し「サーボコントローラ」でＲＣサーボを制御します。

ＲＣ操縦系のブロック図

受信機はＲＣサーボを動かすための信号を出すように作られたものなので、 、（各社で多少異なりますが）ＲＣサーボ用の周期が２０msec程度で長さが１〜２msec程度の パルスが出てきます。 信号のレベルについては、私が使ったことがある機種はハイレベルが約３Ｖでした。

受信機の出力信号

ハードについて

以下の様に、トランジスタを使って５Ｖに変換し、ＲＣサーボへの信号を 作っているマイコンとは別のマイコン接続しています。 （５Ｖで動いているマイコンのＩＯポートで信号を確実に受けるための回路で、 レベル変換のからくりとしてはごくベーシックなものです。）



信号レベル変換回路
（図では１側に受信機、２側にマイコンを接続します。信号は反転します。 ）

ソフトについて


私の場合は以下の様なマイコンの内蔵タイマを使って時間を計るプログラムで済ませています。 パルス幅の読み取りが大雑把で 足りる場合や、内蔵タイマが無いマイコンを使う場合はタイミングループで済ませる ことも出来ます。以下に示すのは２Ｌ２ｖ１のサブＣＰＵ用プログラムの一部に 手を加えてものです。非常にＣＰＵタイムを無駄にするプログラムですが、あえて気にせず 使っています。

	/*ＲＣ受信機接続ポートの初期化*/
	IO.PMR5.BYTE = 0x00;
	IO.PCR5 = 0x00;
	IO.PUCR5.BYTE = 0x00;

	/*クロックを８分週にセット*/
	TW.TCRW.BIT.CKS = 3;
	/*TW Start（フリーランニングモード）*/
	TW.TMRW.BIT.CTS = 1;


	/*ＲＣ信号読み取り部*/
	{
		/*信号のを立ち上がりを待つ*/
		while((IO.PDR5.BYTE & 1) != 0);
		while((IO.PDR5.BYTE & 1) == 0);

		/*カウンタクリア*/
		TW.TCNT = 0;
		while((IO.PDR5.BYTE & 1) != 0);
		rc_data = TW.TCNT;
	}

H8/3664のP50端子にRC受信機がつながっている場合の例です。パルスの長さは 変数「rc_data」に入ります。

操縦の方式

スティック位置のコード化

各チャンネルを３段階の数値に分けた後、下に示す様なマッピングテーブルによって ２進数で４ビット幅の数値に変換し使用しています。

例えば左スティックを前に倒すと「３」が出力されます。右スティックと左スティックでは 右スティックが優先され、両スティックを同時に前に倒すと「１０」が出力されます。

プロポのマッピング（４Ｌ１の場合)

コードと動作の対応つけ

ここではＲ魚から２Ｌ２までの基本的なからくりを説明します。
デコードを担当するマイコンからデータを受け取ったサーボコントローラは 「１〜８」の数値に「前進」や「旋回」と言った動作波形 を対応させて出力します。


各動作波形は、最後のポイントでのみ別の動作波形に接続できるようになっており、 ある波形の再生途中で別の波形に切り替えることが出来ません。 （ロボット搭載マイコンが、軌道計算を行うだけの能力を持っていない場合）
そのため、 、送信機の操作結果が反映されるのは、１〜２秒に１回程度 ある波形の再生終了の瞬間のみとなります。

このようにして通常のラジコンカー 等とはかなり違った操縦特性になります。

ちなみに４Ｌ１ではコード番号「９」と「１０」は波形セット切り替えに使いました。 波形セットには「０：平地用」 「１：登坂用」「２：踏破用」の３セットが有ります。「９」を受けるたびに 「０→１→２」と変化し、「１０」を受けるたびに「２→１→０」と変化します。

足先軌道から逆運動学計算によって求めた各関節の角度データテーブルを、 縦軸を角度データ、横軸を時間でプロットすると周期性があり、波に見えるので 「動作波形」と呼んでいます。最近(2003年現在)ROBO-ONEに参加されている方々の BBS等では「モーションデータ」と呼び習わされているようです。

ここを書いている時点で記憶が定かではないのですが、私は「動作波形」という言葉を ロボットアームの（オフライン）軌道追従制御について書いたロボット工学の本かなにかで 見て使い始めたような気がします。