木村 幸司 : CADを用いた自立型走行ロボットの設計・製作I

    マイクロマウスの回路基板を回路CAD System Designerと基板CAD PWSで設計して製作しました。また、製作したマイクロマウスを3D-CAD SolidWorks上で再現しました。

資料


写真

    完成したマイクロマウスの写真です。一番上の緑色の基板がAKI-80、その下がコントロール回路基板、さらに下がドライブ回路基板、突起のある手前の基板がセンサ基板です。
    マイクロマウス

    227×204×115mm


CAD上で再現したマイクロマウス

    製作したマイクロマウスをSolidWorks上で再現しました。ICや抵抗などの小さな部品まですべて寸法を測定して設計ファイルを作りました。
    CAD上で制作したモデル PhotoWorksでレンダリングしたもの
    SolidWorks Animator で作成した動画
    228×172×114mm

基板設計

    AKI-80との信号の入出力を行うコントロール回路、ステッピングモータに動力と信号を供給するドライブ回路、迷路の壁を感知するセンサ回路の3つの基板を回路CADで設計しました。配線が複雑なため両面基板を使い、部品面側と半田面側の両方に配線を通しました。
    コントロール回路基板(部品面) コントロール回路基板(半田面)
    コントロール回路の基板設計図です。左が部品面、右が半田面です。両面基板を使う場合は部品面と半田面の配線の密度を同じぐらいにするのが普通ですが、銅箔を削って製作するタイプの基板加工機を使うために、なるべく部品面側の配線を少なくしました。
    裏面の網掛けのようになっているのはGNDのシールド面です。本来なら基板全体を覆う形にするべきですが、サイズ縮小を優先したために一部しか入れられませんでした。
    ドライブ回路基板(部品面) ドライブ回路基板(半田面)
    ドライブ回路の基板設計図です。右上のコネクタでコントロール回路から受け取った信号をステッピングモータ用の4つの信号に変換して下の2つのコネクタから出力します。左右のICやコネクタががそのまま左右のモータに対応します。

    センサ基板(部品面)
    センサ基板(表側)です。8つのセンサからの入力をコネクタに集めてコントロール回路に渡します。それぞれのセンサに可変抵抗をつけて、感度を調整できるようにしています。
    センサなどの素子は裏側に配置するため、ほとんどの配線をこちら側に通しています。
    センサ基板(半田面)
    センサ基板(裏側)です。こちらには電源系の配線だけを通しています。
    コントロール回路基板 73×84mm
    ドライブ回路基板73×84mm
    センサ基板227×96mm

リンク

卒業研究 (2002)