AP-CUBをカスタマイズする
|
AP-CUBは、固定翼の無人航空機用に作られていますが、
お客様の用途にあわせて、カスタマイズが可能です。
これにより、固定翼の無人航空機に限らず、飛行船や
ヘリコプター、クルマや船、ロボットなど、移動体の
制御や運動計測への適用が可能です。
カスタマイズにつきましては、こんなことできる？あんなことできない？など、
お気軽にお問い合わせください。
ここでは、どのようなカスタマイズできるのか？を紹介します。その前に、
AP-CUBの基本機能について説明しましょう。
|
AP-CUBの基本機能
|
AP-CUBの最も基本的な機能は、マニュアル操縦による信号と、
自動操縦による信号を切り替える機能です。これは、AP-CUB
の特徴のひとつで、緊急時にはパイロットが自動操縦による
信号を完全にオーバーライドすることができます。これにより、
開発の過程でリスクとなる大きな事故を防ぐことができます。
ここで、マニュアル操縦による信号は、パイロットが操作する
プロポ信号をRC受信機で受信し、これをAP-CUBに入力します。
一方、自動操縦による信号は、センサー
情報（加速度計、角速度計、対気速度、対地速度、GPS）をもとに、
CPUにて計算を行います。マニュアル操縦
による信号と、自動操縦による信号は、メカニカルスイッチを介して、
サーボに送られます。このスイッチは、プロポから操作することで
機械的に切り替えます。また、AP-CUBのCPUと、地上に設けたパソコンは、
無線モデムを介して通信ができます。センサー情報を地上でモニターしたり、
コマンドや設定値、制御ゲインなどを地上からAP-CUBに送ることも可能です。
以上が、AP-CUBの基本機能です。では次に、カスタム例を紹介しましょう。
|
カスタム例１ センサーを変更する
|
AP-CUBで使用するCPUボードは、次の
3つのインターフェースを持ちます。各インターフェースに接続する
センサーは、お客様の用途に応じて変更することが可能です。
以下、各インターフェース毎に、もう少し詳しく説明します。
AD変換
AD変換は、5Vまでの電圧値を数値に変換するためのインターフェースです。
AP-CUBで使用しているCPUボードには、
12チャンネルの入力ポートがあり、センサーボード
と接続しています。各ポート番号と信号は次表のとおりです。
| ポート番号 | 信号 | 備考 |
| 1 | 気圧センサ | 気圧高度で使用 |
| 2 | 微差圧センサ | 対気速度で使用 |
| 3 | 角速度（X軸） | |
| 4 | 角速度（Y軸） | |
| 5 | 角速度（Z軸） | |
| 6 | 加速度（X軸） | |
| 7 | 加速度（Y軸） | |
| 8 | 加速度（Z軸） | |
| 9 | 角速度計温度（X軸） | 温度補正で使用 |
| 10 | 角速度計温度（Y軸） | 温度補正で使用 |
| 11 | 角速度計温度（Z軸） | 温度補正で使用 |
| 12 | 未使用 | |
各ポートに接続されているセンサーを変更することが可能です。
例えば、ポート番号1と2の気圧センサは残して、
ポート番号3〜12を、お客様で用意されるセンサーと接続することができます。
ここで接続できるセンサーは、センサー出力が
電圧で、電圧は0〜5V
を満足するセンサーです。
シリアル通信
次にシリアル通信です。AP-CUBのインターフェースは
RS-232Cという規格を使用しています。これはパソコンとの通信で
使用される規格です。シリアル通信を利用したセンサーとして、AP-CUBでは、
GPSを使用しています。シリアル通信を使用したセンサー
を追加・変更が可能です。
過去のカスタム例では、姿勢角センサとして
Xsens社のMTi、
MTi-Gを接続
しました。姿勢を使った誘導制御や、運動計測を行う場合は、こちらをお勧めします。
カウンタ
最後はカウンタです。カウンタを使う例はあまりないかもしれませんが、
カウンタの機能は下図のようなパルス信号
を数えることができます。
AP-CUBでは（プロペラ）回転数センサで1チャンネル使用しています。
回転部に磁石を付けておき、磁石がセンサーの前を通過すると、パルス信号
を発生する仕組みです。これを数えると、プロペラの回転数が得られます。
例えば、回転数センサを2チャンネルに変更したり、他のセンサを接続するような
変更が可能です。
|
カスタム例２ プログラムを変更する
|
移動体の制御を研究される方にとっては、自作のプログラムを組み込むことが
できれば便利ですね。でも、移動体を制御するには、誘導制御に関するプログラム
だけでは動きません。センサーから欲しい情報を取得したり、サーボを動かしたり、
シリアル通信をしたり、実はこちらのプログラムの方が面倒だったりします。
AP-CUBは上図のようにCPUボードを2枚使用
しています。AP-CORE-Aではセンサーとのインターフェースや、サーボ駆動、
制御計算を行い、AP-CORE-Bでは誘導計算を行っています。
このAP-CUBは、下図のように、AP-CORE-B（CPUボード）をお客様で使用する
CPUに割り当てることができます。このCPUボードで誘導制御計算を行うことで、
面倒なセンサーとのインターフェースや、サーボ駆動などを気にせず、
自作プログラムの開発や研究テーマに集中することが可能です。
また、用途をご連絡いただければ、プログラムをこちらで作成することも可能です。
|
カスタム例３ チャンネル数を増やす
|
AP-CUBは6チャンネルのサーボを駆動することができます。
これはCPUボードのタイマー機能を使用して、
PWM信号を生成し、サーボを駆動しています。このPWM信号は、1枚のCPU
ボードあたり、最大16チャンネルつくることができます。つまり、
最大で16チャンネルのサーボを駆動する
ことができます。ただし、上で述べた回転数センサーを
使用したり、一定周期の割込みを入れるような場合には、チャンネル数が
少なくなります。普通の用途では、12チャンネルまでが1枚のCPUボードで
対応できる目安です。
|
カスタム例４ モーターを動かす
|
AP-CUBはスピードコントローラを使用することで、サーボだけでなく、
モーターを動かすことも可能です。
モーターを使用した飛行機、クルマ、船などの制御に使用できます。
|
カスタム例５ 地上ソフトを変更する
|
AP-CUBは、PolarStarという地上ソフトを使用しています。
これは、固定翼の無人航空機用に設計されています。固定翼機以外の移動体での使用や、
センサーや誘導制御則を変更した場合など、地上ソフト
をお客様のご要望にあわせて作成することが可能です。例えば、下図のようなAP-CUBとの通信内容をリアルタイムで
グラフ表示するソフトや、機体姿勢と舵角量をリアルタイムに表示するソフト、
また、GPS取込みが可能な市販の地図ソフトやGoogle Earthとの連携も可能です。
|
