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2026年02月05日 イイね!

自作自律航法ユニットにマップマッチング機能を追加

自作自律航法ユニットにマップマッチング機能を追加
以前作成した自律航法ユニット↓にマップマッチング機能を追加しました。

●概要
・自作した自律航法ユニット(以下INSユニット)では、GPS正常受信時には常時GPSデータでセンサを校正しながら自律航法の演算を行っています。トンネル等でGPSがロストした以降は、校正済みであろうセンサの値を使って引き続き自律航法の演算を行います。
・しかしながらGPSデータのばらつきは正規分布しているわけではありません。そのためトンネルに入る直前のセンサが正しく校正されているとは限らないので、実力としては2kmを超えるトンネルではナビアプリの誘導経路から外れるケースが増える感じでした。 

●効果
・前回実走時にナビの経路誘導が外れてしまった時の、山手トンネルから大橋ジャンクションへのログデータでHILSシミュレーションした結果です。
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・長い地下トンネルを南下し、その後トンネル内を西に分岐して地下のジャンクションをグルグルと2周するルートです。右下にジャンクション部分を拡大しています。
・トンネルに入る前の道路は↓こんな様子で、上に首都高の高架があるため、GPSによる自車位置が反対車線にあります。それを初期位置&方位として自律航法を継続したため早々に道を外れてしまったという事ですね。
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●シミュレーション動画はこちら


・画面の右半分に表示されている自作Androidアプリの凡例はこちら↓
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●システム構成
・INSユニットで得られた位置や速度の情報をシリアルでAndroidヘッドユニットに送り、Android側のアプリで仮の位置情報としてOS側に送っています。

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・今回の改修は、Android側アプリでINSユニットから取得した位置情報を道路にスナップして、差分をINSユニットへ送り返すことでINSユニット側で位置の補正を行う構成としています。
・マップマッチングを行うのはトンネル道路部分だけです。

●技術的な詳細はこちら

●雑感
・前作ではAndroid側アプリのオマケの機能としてOSM(Open Street Map)を使って自車位置をマップ上に表示していたのですが、ふとChatGPTに「OSMを使ってマップマッチングってできないかな?」と聞いてみたら、「できますよ」とのこと。それから何度かやり取りして、OverpassやマップマッチングのアルゴリズムやSQLiteやAndroid13への対応だのいろいろ教わって2か月足らずで出来てしまいました。自分だけの能力では一生かかっても不可能だったと思います。仕様を勉強する時間を全然取らなくてもできちゃうんですよね。
・私は趣味なので大歓迎ですが、プロのプログラマーの皆さんはChatGPTってどう思っているのかなぁと気になるところではあります。
・もともとトンネル内で自車位置を得るために作成したINSユニットですが、そのトンネル内でマップマッチングするなら自律航法の存在意義はあまりないとも言えますね。前作で4年間結構もがき苦しんだ(センサ個別に温特補正するとか各種補正とか)のは何だったの?って感じです。 
それでもメリットがあるとすれば、
 ①起動直後に衛星を受信するまでの期間も自車位置と方位がわかる。
 ②停止した後でナビの自車の向きがクルクル変わることがない(GPSのばらつきで衛星からの進行方位が変化するため。私のユニットでは車速=0では自車の向きを変化させていないので)
 ③トンネル内の分岐でナビの案内経路を外れたらナビ側でリルートしてくれる。
 ④衛星データは1秒間隔ですが自律航法データは0.1秒間隔なので自車の動きがスムース(ただしGoogleMapナビなどはスムージングが入っているみたいなのであまりメリットはないかも)
逆にデメリットとしては、
 ①トンネル内の分岐でマップマッチングを間違うとあらぬ方向に自車位置が持って行かれる。(ナビアプリ側の誘導経路情報は取得できないのと自車の進行方向の道路にスナップするアルゴリズムなので)
・今回はAndroid側で道路へのスナップ処理を行いましたが、INSユニットのCPUをESP32に変更すればSQLiteのライブラリがあるようなので、道路データーベースをSDカードから読み込んでスタンドアロンの自車位置出力ユニットができるのでよりスマートかも。

Posted at 2026/02/05 10:39:15 | コメント(0) | トラックバック(0) | 電子工作 | クルマ
2025年09月30日 イイね!

中古のデジタルノギスにBluetooth機能を追加

中古のデジタルノギスにBluetooth機能を追加
少し昔のデジタルノギスには、データー出力機能を持った物があったということを知りました↓。
今回、古いデジタルノギスをメルカリで入手したので、測定したデータをワイヤレスでPCに送るためのユニットを作りました。PCからはBluetoothキーボードとして認識されます。

●動作の状況の動画はこちら


●技術的な詳細はこちら

●中はこんな感じになってます。
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●機能
・ユニットの電源スイッチを入れるとノギスに通電しますがユニット自体はスリープ状態になります。この状態ではユニットの消費電流はごくわずかなので、普通のデジタルノギスとして使えます。
・押しボタンスイッチを押すとBluetooth接続を開始します。CaliperDataというキーボードデバイスとして接続されます。初回のみPC側での登録が必要です。
・押しボタンスイッチを短く押すと計測値+CRが、0.3秒以上長く押すと計測値+TABが送られます。PC側のアプリによってはTABで次の入力エリアに移動できるので。
・30分以上押しボタンスイッチが押されないか、Bluetooth接続が30秒以上途絶えるとユニットは再度スリープ状態になり消費電流を押さえます。前者の場合Bluetooth接続はいったん切れることになります。
・その状態から押しボタンスイッチを押すと再びBluetooth接続がスタートしますが、この場合は接続後に測定データをPCに送ります。接続に要する時間少し待ってからPCに数値が入力されることになります。

●開発の経緯
・以前3Dプリンタ購入にあわせて0.01mmまで測定できるデジタルノギスを買ったものの、これ、電源をオフにしても表示が消えるだけでセンサはずっと動いているということに気付かず何度電池交換したことか、、、そこで使わない時は電池を外していたのですが、電池ボックスのカバーがねじ止めのため、面倒が先に立って実際にはほとんど使っていませんでした。
・そのため普段使いは0.05mm精度のアナログノギスに戻っていたのですが、ふと電源スイッチを付ける改造を行えばいいんじゃない?と思い立ち検索していたところ先のページを発見したというわけです。
・それによれば昔のデジタルノギスには、データ取り出し用のコネクタを接続できるものがあり、表示部の右上にそれ用のカバーがある。カバーがなくても内部に接点が残っていてデータ出力機能がある物もある。新しいノギスは接点があっても機能が削られている可能性がある。あるいは接点そのものがないものがある。ということがわかりました。
・自分の持っているノギスを開けてみたところ接点はあったのに残念ながらデータは出ていませんでした。
・先の記事にはダイソーのノギスからもデータが出ていたとあったので、昨年あたりダイソーのノギスを興味本位で買ったことを思い出し(これ、実際より0.1mm小さく値が表示されるので使い物にならずほったらかしだった)開けてみたのですが、こちらも接点はあるもののデータ出力機能は削られていました。私の物は器差±0.1mmですが、もっと前に売られていた物は器差±0.2mmだったようなので、そちらならばデータ出力機能が残っていたのかもしれません。
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・こうなってくるとがぜんやる気が増大して、表示部の右上にカバーが付いていることを写真で確認できた物を調達し、せっかくなのでワイヤレスでPCと接続できるようにしてみました。ノギスへの給電もこのユニットから行うので、勝手に電池切れになることはもうありません。

Posted at 2025/09/30 13:52:55 | コメント(0) | トラックバック(0) | 電子工作 | パソコン/インターネット
2025年06月01日 イイね!

とんぼブローチをオニヤンマ化する

とんぼブローチをオニヤンマ化する
何年も周回遅れというか、いまさら感はありますが、虫よけ用のオニヤンマを作りました。ダイソーのとんぼブローチ(同等品)を素材にします。以下備忘録です。

ネットで情報を仕入れダイソーを何店舗か見回ったのですが、とんぼブローチはどこにも置いてありません。ブームが去ったのかあるいは今だ人気が衰えずに売り切れなのか?
で、Amazonを見ると、以下の物が6匹で720円で出ていたのでゲットしました。1匹120円なので許せますね。
これ、商品レビューや写真を見る限りはダイソーと同じ物のようです。そのままではオニヤンマには見えないのでペイントします。
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●ペイントのための塗料
試してみた3種類の塗料で、塗って1日経って塗装個所に触ってみると
①Can★Doのモデラ―マーカー →結果:X
 ベタベタで、触ると指に塗料が付いてしまいます。
②ダイソーのペイントマーカー →結果:○または△
 ペタッとする感触があるので完全には固まってはいないようですが、指に塗料は付きません。
③ダイソーのアクリル絵の具 →結果:○
 サラサラに乾燥しました。

とんぼの素材のPVC(ソフビ)に含まれる可塑剤が染み出すことで塗料によっては柔らかくなってしまうようです。
という事でアクリル絵の具を使うことにしました。塗り始めたらだんだん面白くなって何度かダイソーに足を運んで色を買い足しました。

●私のやったペイント手順(5匹目)
①作業しやすいように羽をばらして、元々塗られている黄色いドットをカッターで削り落とします。
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②アクリル絵の具の黄+白+ほんの少しの緑を混ぜてレモンイエローを作成し、ボディの縞模様を描きます。筆ではなく爪楊枝を使いました。
色の作成にはダイソーのクリームケースを使いました。アクリル絵の具は乾くと耐水性なので、蓋ができるケースならば乾燥を防げます。試験的に混合する時にはダイソーのコンタクトレンズケースが良かったです。3個入りなので6種類のトライができます。
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③元々のとんぼブローチの目は一部分しか塗られていないので、緑+黄で未塗装部分を塗って、乾燥後に青で目玉の中心部を描きました。青は色の混合実験のために購入した物ですが、最終的にはこの部分にしか使わなかったので、マッキー黒を使うかあるいは何も描かなくてもよかったかも。
④乾燥したらグリッターの青に少しグリッターのゴールドを混ぜた物で目玉をコーティングしました。複眼の感じを出したかったのですが、綺麗だけど本物とはかけ離れたものになってしまいました。グリッターには緑色がないので青に黄を混ぜたかったのですが、グリッターの黄色は売らなくなってしまったのか何処にも置いてなかったので仕方なくゴールドを使いました。乾燥後2度塗りしてキラキラをたくさん散らしました。グリッターの青だけを使った方が深みが出てかつ輝きも綺麗なのですが、目の色がブルーっぽくなってしまいます。下地を色々試してみたのですが、青のグリッターを被せた後ではなかなかエメラルドグリーンになりませんでした。
⑤目玉が乾いたらレモンイエローで顔を描きます。額に1本線、鼻に3点打ってその上部を線で結び、前歯2本と左右の奥歯の位置に点を打ちます。
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⑥羽を元に戻してレモンイエローで背中の前方に1点、後方に2点打ってペイントは完成です。吊るして使う場合は安全ピンを外しておきます。
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●羽の強度アップ
ベランダの手すりに縛り付けて1日様子を見たのですが、強風で羽があおられて取り付け部の根元に筋ができました。これは早々に破断するとみてダイソーのヤモリテープ(厚さ2mmのゲルテープ)を1cmほど切って剥離紙を残して羽の上から貼り付けました。これで様子見です。
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テープの分前方が重くなるので、吊るす場合には羽の後ろから中足の前に紐を廻すとほぼ水平になります。
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●羽の増産
強度アップしたとはいえ消耗品と思われるので羽を増産しておきました。
羽をいったん外したらプリンターでスキャンして、たまたま在庫で持っていたエレコムのはがきサイズの透明ラベル用紙に印刷しました。印刷設定は写真用紙でフチなしにして丁度2匹分入ります。ちょっとスキャンが濃すぎたようで黒っぽくなってしまいました。
印刷が乾いたらダイソーの手張りラミネートフィルムに印刷面を張り付けて、透明ラベルの剥離紙を剥がしてラミネートしたら、羽の周囲に沿ってカットします。
ネットによればコンビニなどのレーザープリンタで普通紙に印刷してラミネートフィルムに張り付けてから水で紙をふやかしてトナーだけを残すというテクもあるようです。
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●効果についての考察
ネットによれば効果ありとなしにコメントが分かれるようです。思うに、
・虫にとってオニヤンマの周辺は捕食されるリスクゾーンとして認識はされている。
・そのリスクを無視せざるを得ない事情(自身の生存や産卵のための栄養補給など)があればそちらを優先する。
という事かなと。クモなどは「もっと心休まる場所で巣を張ろう」と思うだろうし、蚊は「唯一無二の栄養源を発見!」と捨て身で向かってくるってことでしょうね。まあ当たり前と言えば当たり前ですが。

我が家では、夏の間、網戸にたかる小さな羽虫がいなくなればいいなと期待しています。
(でもベランダ水耕栽培のゴーヤとミニトマトの花に毎日やって来る働き者のミツバチの邪魔はしたくはないなぁ)

Posted at 2025/06/01 13:54:15 | コメント(0) | トラックバック(0) | 自然 | 暮らし/家族
2025年05月21日 イイね!

ポータブルFFB(フォースフィードバック)ハンドルコントローラー(2号機)

ポータブルFFB(フォースフィードバック)ハンドルコントローラー(2号機)
可搬型のFFBホイール2作目です。ちなみに前作はこちら↓

●前作からの主な変更点
①ブラシレスモーターの採用によるダイレクトドライブ
→ステア反力部にギアによる減速機構がないので、バックラッシュによる遊びや操作時のゴリゴリ感がありません。
②ロータリーエンコーダーの採用
→ステア角検出の分解能がアップしたので車両の直進安定性とステアの応答性が向上し、また回転範囲が一般的なハンコン同等900°となりました。
③ワイヤレスペダルの採用
→操作が実車っぽくなっただけでなく、好みの位置にペダルをレイアウトできるのでブレーキを左右どちらの足でも踏むことができますし、使わないときには簡単に脇へ片づけておくことができるようになりました。

なおコントローラー本体とPCの間はUSBによる有線接続です。モーターを駆動するための電力を供給する必要がありますので。
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操作ボタンは必要最低限しか実装していません。以下のように割り当てを行いました。
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●事の発端
昨年の夏にブラシレスモータを使った電動ツールを入手したのをきっかけに、ブラシレスモーターそのものに対する興味が生まれ、色々調べていくうちにこれは以前作ったFFBホイールに最適なんじゃないかな?と思った次第です。

●動作状況の動画はこちら。

●詳細はGitHubにアップしました。

●主な部品(価格は2024年末時点)
★コントローラー本体
①ジンバルモーター: 2804 100KV AliExpress購入価格 1,262円
②マイコンボード: ESP32-S2 AliExpress購入価格 464円
③磁気式エンコーダー: AS5600 Amazon購入価格 単価344円
④P型MOSFET: TJ8S06M3L 秋月購入価格 単価60円x3 = 180円
⑤N型MOSFET: TK8S06K3L 秋月購入価格 単価60円x3 = 180円
⑥H-CMOS: 74HC14 秋月参考価格 30円
⑦タクトスイッチ:秋月購入価格 単価30円x4 = 120円
⑧ショットキーダイオード: 1S4 秋月参考価格 単価14円
⑨分割ロングピンソケット: 秋月参考価格 80円
その他パーツは手持ちの物ですがそれを加味してもコントローラー本体で2,800円ほどかと。
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★ペダルユニット
①エクスプレッションペダル: M-Audio Amazon購入価格 単価2,445円x2 = 4,890円
②マイコンボード: ESP-01S AliExpress購入価格 単価188円x2 = 376円
③三端子レギュレータ3.3V: NJU7223DL1 秋月購入価格 単価45円x2 = 90円
④18650チャージャーボード&ソケット: Amazon購入価格 単価80円x2 = 160円
⑤圧縮コイルばね: 線径0.8x外径10x長さ35mm Amazon購入価格 単価82円x2 = 164円
⑥圧縮コイルばね: 線径1.2x外径12x長さ50mm Amazon購入価格 単価95円x2 = 190円
その他パーツは手持ちの物ですがそれを加味してもペダルユニットは2台分で6,000円ほどかと。
しっかりとしたペダル機構を自分で1から作るのは大変そうだったので市販品を奮発してしまいました。
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システム全体での部品代は8,800円ほどかと思います。実際にはこれに3Dプリントのフィラメント代がかかりますね。またこれ以外に18650バッテリーが2本必要です。

●使ってみての感想
・ドリフトを簡単にキメれるかと思ったのですが、やっぱり難しいです。練習が必要ですね。
・電源オンオフはペダルの底面に元からあるスイッチを流用したのですが、スイッチ操作時にペダルを持ち上げる必要があり少し面倒です。サイド側にオートパワーオフからの復帰のためのリセットスイッチを設ければよかったかも。

●以下は各ゲームで設定を行った時のメモ書きです
★RaceRoom Racing Experience
・コントローラーと画面で舵角をそろえる
 設定/CONTROLLS/ADVANCED/Steering Sensitivity→100%
 設定/GRAPHICS/COCKPIT/SteeringAnimation→Custom
 設定/GRAPHICS/COCKPIT/CustomWheelRotation→450

★Automobilista 2(DEMO版)
・コントローラーと画面で舵角をそろえる
 TYPE=WHEEL MAKE=CUSTOMを選択し、EDIT ASSIGNMENTSで割り当てを行い、その後CONTROL SCHEMEでキャリブレーションを行う
・画面がカクカクの場合は以下の設定を行う
 Reduce Detailed Grass to Low or Off
 Reduce Particle Density to Low
 Particle Level to Medium
 Super Sampling off

★BeamNG.drive
・ステアリング回転角は900°
・デフォルトだとFFBが効かない
 FFBの設定でアップデートタイプ→フル(スローフォールバック)を選択。
 ↑システムアップデート後はデフォルトの「速い」で問題なし

★Euro Truck Simulator 2
・シフトボタンの割り当て
 シフトアップ&ダウンは[コントローラー]ではなく[キー&ボタン]のセカンダリ割り当てに設定する。

★Assetto Corsa
・タコメーターの表示MOD
 Initial D Arcade Tachometer 2.2
・ステア入力の表示MOD
 tofuSteeringDisp 0.51
・カーMODを入れたらゲームの車一覧でメーカーロゴが国旗?になってしまった
 コンテンツマネージャのコンテンツ/車で車の左上のロゴをタップしてOKする
・カーMODを入れたのにゲームの車一覧でサムネイルが表示されない
 車のカラーを選択し直す

★Live for Speed
・コントローラーでTinyUSB HIDを選択
・ステアリング回転角は900°
・その他スイッチ類を割り当て

Posted at 2025/05/21 19:10:31 | コメント(0) | トラックバック(0) | ゲーム | パソコン/インターネット
2025年04月13日 イイね!

ジャンク扱いのプロ用デジタルマルチメーターを入手

ジャンク扱いのプロ用デジタルマルチメーターを入手
アドバンテストのデジタルマルチメーターTR6846(しかもGPIBユニット付き)をネットオークションで3千円少々でゲットしました。これ、おそらく20~30年前に作られた物でしょうが、現在中古が大量に出回っていることから業務用のスタンダード機種だったのだと思います。GPIB付きだと当時でおそらく15万円越えかな?とてもアマチュアが手を出せる値段ではないですよね。長い期間校正されていないのでジャンク扱いですが問題なく動作しました。
・取説はこちら↓にありました。
↑今改めて見たら、初版 1986年1月30日とありますね。設計は40年前か~
初代Windowsが出る前ですね。MS-DOSやワープロの時代ですかね。でもまだ修理や校正を受け付けてる会社があるということは今も現役で使われているのかもしれません。中を開けてみましたがよく考えられているプロの設計だな~と感じました。これなら10万円も納得です。

●校正してみた
・取説には校正の仕方も載ってます。ACはボリュームを回す必要がありますがDCや抵抗測定はデジタル的に値を入れて校正します。プローブ先端をショートすることによりゼロ調整はできますが、スケールゲインの調整にはあらかじめ値の分かっている基準電圧源や基準抵抗が必要になります。
・Aliexpressから基準電圧源と基準抵抗を入手しました。基準電圧源は1,500円、基準抵抗が600円程度でした。
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・基準電圧源は高精度電圧リファレンスICのAD584Lを使ったものになります。AD584にはJ、K、Lと3グレードあり、Lが一番高性能です。スペックでは
10.000V±5mV、7.500V±4mV、5.000V±3mV、2.500V±2.5mVとなってます。
・購入品には計測結果が手書きで記入されています。中華製品なのでそもそもチップが本物であるかどうかを含めて若干の疑念はありますが、スペック以上の精度が出ているようなのでこれを信じることにしました。電源に12Vが必要なので廃棄予定の外付けHDDのAC/DC電源を使いました。
・校正後のDC電圧測定
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・校正後の抵抗測定
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・ゼロ点はともかくゲインはほとんどズレてなかったので、基準電圧源は本物だったと考えられます。抵抗はプローブ込みでゼロ点調整を行いましたが、本当はショートプラグで調整してプローブ分はNULLボタンで打ち消すのが正しいのかも?
・電流とACに関してはゼロ点調整のみです。

●雑感
・今まではデジタルテスター(MASTECH MAS-345)を使っていたのですが、抵抗測定の分解能が0.1ΩだしゼロΩ調整ができないしと不満がたまり本物のDMMに手を出しました。
・最初amazonでOWONの2万円越えのDMMを買ったのですが、ファームがダメダメで返品してジャンク品にトライしました。
・ジャンク扱いなので本当に壊れている物が届く可能性もあり賭けではありました。
・DC電圧の分解能は1μVとテスターの1/1000で、抵抗も1mΩとテスターの1/100まで計測できます。アマチュアレベルでは最高性能ではないでしょうか。コスパ最高です。
・設置場所の確保ができるならアマチュアの選択肢の一つとしてジャンクに賭けてみるのも悪くないかと思います。
・DMM本体はオークションに出ているのですが専用入力ケーブルがなぜか見当たりません。取説によれば赤側がシールド線になっているのと、押し込んで回すと電流測定の保護ヒューズにアクセスできるのですが。まあ汎用品でも使えるわけですが、せっかくなのでどこかで見かけたら値段次第で入手を考えるかもしれません。

●おまけ
・せっかくGPIBが付いているので、データをPCにUSBシリアルで送って表示&ログできる仕掛けを作りました。
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詳細をこちら↓にアップしました

Posted at 2025/04/13 16:36:10 | コメント(0) | トラックバック(0) | 電子工作 | 趣味

プロフィール

ToshiTechです。よろしくお願いします。 なにかを作るのが好きです。優先順位としては  ①世の中にないから作る  ②世の中にはあるけど値段が高いので...
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