Rover製作15  EspressoFrameの電装品（移動部）の用意

# 環境

この記事は以下の環境で動いています。

| 項目 |	値 |
| :-- | :-- |
| Board | Pixhawk(v2.4.8) |
| Ardupilot | Rover V4.2.3 |

# 概要
ここではEspressoFrameの移動部用の電装品を準備します。
具体的な設定などは後述の記事で解説します。

# 全体図

![espresso_frame_elec_v2.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/254442/785b3703-22ca-30cd-a6e9-791bd5a2bbb4.png)

タワー部も含めた部品の完全なリストは[espresso_frame_roborecipe](https://project-srs.github.io/espresso_frame_roborecipe/)を参照してください

# Pixhawk主要系

## Pixhawk

Pixhawk2というのもありますがこれではなく、「Pixhawk v2.4.8」です。

![pixhawk.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/254442/69c2f38e-8bd4-67a8-54de-462e768a2037.png)

## Xbee(XBee ZB S2C)
アンテナ形状が様々ありますが、一番シンプルなパッチアンテナがおすすめです。

![xbee.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/254442/ebe17325-1ff9-e1cd-09df-793f9a69c5c3.jpeg)

## XBee変換基板
こちらはただの変換基板です。機体に組み込むので以下の物を用意してください。
Pixhawkと接続するためにXH4Pコネクタをはんだ付けします。

![Xbee変換基板.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/254442/8ea84c60-dffb-f687-1709-6d1db072e2a3.png)
[Sparkfunのアダプター](https://www.switch-science.com/products/1166)

## XBee接続ケーブル

| Picoblade 6P | AWG28 | XH 4P |
|:--|:--|:--|
|1 VCC|赤|2 5V|
|2 TX||4 DIN|
|3 RX||3 DOUT|
|4 CTS||NC|
|5 RTS||NC|
|6 GND|黒|1 GND|

## XBee USB-adapter
XBeeをUSB接続して動かすためのアダプターです。USB接続できれば形状は特に問いません。2つあると便利です。

![XBeeアダプター.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/254442/3f6cc5b0-cb62-0394-0520-4f9fa9b25043.jpeg)

## ブザー
一般的な電子ブザーです。多くはPixhawkに同梱しています。
![buzzer.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/254442/d1780901-1127-11e5-af67-8cb5bf9c2665.png)

## セーフティースイッチ
一般的なLED付きスイッチです。多くはPixhawkに同梱しています。
![safety_switch.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/254442/7d0348eb-c605-8b2d-4dd3-124bf76a0cb5.png)

## R3006SB 
フタバ製プロポであるT6Kの受信機です。T6Kに同梱されています。
![R3006SB.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/254442/f62ed368-0f4d-8956-ddca-3b934cf7d7f2.jpeg)

# PixhawkI2C系

## GPSモジュール

M8Nのモジュールを用意してください。ただ使うのは内蔵されているコンパスのみです。GPS側（シリアル接続）は使用しません。
コネクタが6ピン（GPS）+4ピン(コンパスI2C)に分かれているものを用意してください。

![gps_module_m8n.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/254442/4ad1c442-0435-9e91-a610-cfbb55bdf80c.jpeg)

以下のようにコネクタを付け替える必要があります。

| GPSモジュール | | Picoblade 4P |
|:--|:--|:--|
| | 赤 | 1 5V|
| | 橙or青 | 1 SCL（最初から刺さっているはず）|
| | 白 | 3 SDA（最初から刺さっているはず）|
| | 黒 | 4 GND|

## OnBoardDisplay
Pixhawkの状態を表示するためのSSD1306です。
ピン配列が違うものが市場で混ざっているので注意です。
ピンヘッダを**裏側**にはんだ付けしてください。

![P-12031.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/254442/a31ec65d-2e81-44fc-c421-8d2b7fdf72c3.jpeg)

## OnBoardDisplay接続ケーブル
I2Cバスに接続するケーブルです。

| 2550コネクタ<br>(SSD1306) | | Picoblade 4P |
|:--|:--|:--|
| 2 VCC | 赤 | 1 5V|
| 3 SCL | 橙 | 2 SCL|
| 4 SDA | 白 | 3 SDA|
| 1 GND | 黒 | 4 GND|

## 距離センサー（I2C）
GY-US42という機種です。2つ使います。
![GY-US42.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/254442/0c24f575-2f7a-bfb7-19ed-18931503a42c.jpeg)

## 距離センサー（I2C）接続ケーブル
2本使います。1本は6cm程度、もうひとつは15cm程度が良いです。

| XH_46P | AWG24 | Picoblade 4P |
|:--|:--|:--|
| 1 VCC | 赤 | 1 5V|
| 3 SCL | 橙 | 2 SCL|
| 4 CR | 白 | 3 SDA|
| 2 DT | 黒 | 4 GND|
| 5 INT | | NC|
| 6 PS | | NC|

## I2Cスプリッター
市販のものです。Picobladeの物を選びます。
2つ必要です。

![i2c_splitter.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/254442/4bb9b67f-f870-b068-99d9-656f24f3403c.png)

## I2Cケーブル
I2Cスプリッター付属の物は10cm程度と短いです。20cm程度の物を1つ用意します。

# Pixhawk周辺機器系

## 距離センサー（アナログ）
汎用PSD素子のGP2Y0a21YKです。床面との距離の計測に使用します。
![GP2Y021YK.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/254442/5a7ea2c2-3b91-bd85-6a5d-448482ed0b33.jpeg)

## 距離センサー（アナログ）接続ケーブル
GP2Y0a21YKとPixhawkの「ADC 6.6V¶」を接続します。

|Pixhawk|AWG28|GP2Y0A21YK|
|:--|:--|:--|
|Picoblade||PH|
|1 VCC||3 VCC|
|2 ADC IN (ADC3)||1 Vo|
|3 GND||2 GND|
|4 ADC IN  (ADC4)|||
|5 GND|||

![DSC_1242.JPG](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/254442/a1ae8c4d-4e49-8e28-8723-d6816ebf1cfa.jpeg)

## LEDモジュール
WS2815のモジュールを選定します。今回は以下のように8つつながっているモジュールを選びました。以下のようにはんだ付けします。

## タッチセンサー
マイクロスイッチで、適度なばねがあり、ねじ止め可能なものを選定します。
オムロンの「D2FW-G073M」を2つ使用します。

![D2FW-G073M.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/254442/e314020f-330d-6ffa-1a3b-9e9947898096.png)

## 周辺機器接続基板

タッチセンサーとLEDモジュールの配線とLEDモジュールのレベル変換を行う基板を作成します。

![aux配線図.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/254442/d9c6ea2c-92cc-9ca5-1e3d-b67ffd4ceb71.png)

![aux配置図.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/254442/464b42d5-64b9-18f3-c9f3-38dd29de5f68.png)

# 電源系
## バッテリーホルダー
18Vのマキタバッテリーを取り付けるアダプターを用意します。ケーブルを10cm程度に切り、XT60コネクタを取り付けます。

![bat_adapter.JPG](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/254442/a9927d45-aede-5463-4d40-27ef2aebba13.jpeg)


## スイッチケーブル
マスタースイッチとヒューズを取り付けたケーブルを作成します。

|XT60||||XT60|
|:--|:--|:--|:--|:--|
|VCC_in||ar22q2r||VCC_out|
|GND_in||fuse(20A)||GND_out|

![SwitchSet.JPG](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/254442/45c1289f-dd61-88bf-4bc0-ae1ad864acd9.jpeg)


## PowerDistributionBoard
入力出力用のケーブル・コネクタを取り付けます

| 用途 | in/out | コネクタ |
|:-:|:-:|:-:|
| バッテリー接続 | in | XT60 |
| モータードライバ用 | out | XH_2P |
| NUC用 | out | DCコネクタ(2.3mm) |
| Towerモジュール用 | out | XT60 |

Pixhawkの裏に強力両面テーブルで貼り付けます。

![pixhawk_pdb.JPG](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/254442/fdeca657-da0d-05ed-4ef1-9dac61c11fdd.jpeg)

# 駆動系
## Roboclaw(2x7A)
![roboclaw_2x7A.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/254442/0aa45606-cc2c-3753-5925-7183e275b4f3.png)

## エンコーダー付きギアモーター
２つ用意します。
![pololu_motor.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/254442/306fa492-f65e-87fb-aeb2-bf96c31f37fd.png)

## 駆動配線上基板

* 秋月の片面ユニバーサルC基板(4つ穴)で作ります。2つのモーターとXHコネクタの変換基板です。

![top.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/254442/887821d4-9b1b-874a-66d7-1300dd3d659e.png)

## 駆動配線下基板

* 秋月の片面ユニバーサルD基板(2つ穴)で作ります。Roboclawと接続する基板です。

![bottom.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/254442/a12600b7-ad15-268a-ea4f-85579623a38f.png)

## モータードライバ接続ケーブル

|上基板側||下基板側|
|:--|:--|:--|
|XH6||None|
|1 M1A||1 M1A|
|2 M1B||2 M1B|
|3 VCC||3 VCC|
|4 GND||4 GND|
|5 M2B||5 M2B|
|6 M2A||6 M2A|

![モーターケーブル5.JPG](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/254442/d331dd0c-3dcb-8cdb-df28-dc2638181138.jpeg)

## モーター出力接続ケーブル

上基板と下基板のモーター配線を接続するものです。4Pあればよいですが、以下のエンコーダーケーブル(Pixhawk)と誤配線を防ぐために5Pにします。

|上基板側||下基板側|
|:--|:--|:--|
|XH5||XH5|
|1 M2A||1 M2A|
|2 M2B||2 M2B|
|3 M1A||3 M1A|
|4 M1B||4 M1B|
|5 ||5|

![モーターケーブル2.JPG](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/254442/c323eced-2315-d388-6e67-d95f023a3e73.jpeg)

## エンコーダー接続ケーブル(Roboclaw)の作成

|上基板側||Roboclaw|
|:--|:--|:--|
|XH8||2550_8P|
|1 EN2B||1 EN2-|
|2 EN2A||2 EN2+|
|3 EN1B||3 EN1-|
|4 EN1A||4 EN1+|
|5 EN2GND||5 -|
|6 EN2VCC||6 -|
|7 EN1GND||7 +|
|8 EN1VCC||8 +|

![モーターケーブル4.JPG](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/254442/f507837f-dd5d-903a-8aa1-f5f3f7aa2512.jpeg)

## エンコーダー接続ケーブル(Pixhawk)

|上基板側||Pixhawk|
|:--|:--|:--|
|XH4||2550 4P|
|1 EN1A||1 AUX6|
|2 EN1B||2 AUX5|
|3 EN2A||3 AUX4|
|4 EN2B||4 AUX3|

![モーターケーブル3.JPG](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/254442/b58fef6d-3f73-5fbe-89d1-d490a2898d1f.jpeg)

# PC接続機器系
* USB-hub
* Lidar(LD19)


# 目次ページへのリンク
[EspressoFrameの目次へのリンク](https://qiita.com/srs/items/8d0f5ac242b6ff87a006)