大阪公立大学小型宇宙機システム研究センター(SSSRC) 広報室 -11ページ目

磁気センサの軸の話

はじめに

どうも，こんにちは．M2の船田です．

最近は就活でバタバタしていました．面接でよく聞かれる質問は就活の軸についてでした．

自分の中で何を大切にして今後活動しているかを明確にしておくためにも，この就活の軸は重要だなーと感じました．

磁気センサの軸

さて，磁気センサにも軸がありますが，これも重要だという話です．

よくセンサに書かれているこのマークが検出軸を表してます．

ただ，この表記と実際の検出軸が完全に一致していることはほとんどありません．理想はX, Y, Zの3軸がそれぞれ直交している状態です．しかし実際は製造上の過程で誤差が生じて，少しずつ軸がずれてX_r, Y_r, Z_rとなります．これが厄介です．定数のバイアスに加えて，軸が傾いていることによる誤差が測定データに含まれてしまいます．

理想の軸（黒）　実際の検出軸（赤）

データへの影響

実際にどのような影響があるかを以下に示しましょう．ある公称軸周りに一回転させながら磁気データを取得すると仮定したシミュレーションの結果です．3軸が直交している理想の軸の場合，左の図のように綺麗な円を描くはずです．しかし軸がずれている場合，右の図のように楕円になってしまいます．

理想の軸　　　　　　　　　　　　　　　ずれている軸

データ較正

そして，データの較正が大変なのです．理想の軸の場合，定数バイアスのみなので，綺麗な円を平行移動するだけで較正できます．しかし楕円の場合，軸の傾きを特定して楕円を綺麗な円に変形させる補正が必要です．このため，データを検出する3軸それぞれが公称軸X, Y, Zの3軸からどれだけの角度傾いているか，3×3=9個の未知数を特定しなければなりません．そして,電圧値から単位をテスラに変える倍率や定数バイアスなども特定しなければなりません．様々な方向にセンサの向きを変えて，測定して，連立方程式を解いて，未知数を明らかにするわけです．大変だ......

最後に

というわけで，就活もセンサも軸がずれていると苦労するということです．

あと一年ですが，今後も補正，頑張っていきます．

ハイブリッドロケット2号機「翠」のお話

どうもこんにちは．この記事の書き出しを考えるのに5分かかっているB3の鳥羽です．

今回はつい先日打ち上げたばかりのハイブリッドロケット2号機「翠」の話をしたいと思います．

ハイブリッドロケット初号機「東雲」の打ち上げから早半年．色々大変だったんだよー？

＜目次＞

「翠」の始まり
開発はやっぱり大変
遂に打ち上げがやってきた！
終わりに

「翠」の始まり

　9月上旬に念願のハイブリッドロケット初号機の発射を成功させた僕たちCOLOURSプロジェクト．その一部始終については以下のアメブロを見てもらったら分かるんですが…

『遂にハイブリッドロケット打ち上げ！舞い上がれ”東雲”』こんにちは、あるいはこんばんは。SSSRC、COLOURSロケットプロジェクトの鳥羽です（スパイファミリー風）タイトル見てもらったら分かると思いますが、今回…

ameblo.jp

パラシュートちゃんと開いてないのよ．データもちゃんと取れてないのよ．

これでおしまいってわけにはいかないよね．

　ってわけでこれらを今一度ちゃんと達成しようということでハイブリッドロケット2号機の開発が始まりました．目標は主に下の二つ．

パラシュートをちゃんと展開しよう！
飛んでる最中のデータ（加速度，GPS，etc.）を取ろう！

　ただ，次の打ち上げを半年後に設定しちゃったせいで時間がギリギリなんですよね．基本は「東雲」の設計を踏襲しつつ，ちょっと改善を加えることにしよう…と思っていたんですが…

開発はやっぱり大変

　まずは「東雲」の設計を参考に機体の設計を考えてみました．

　前回の課題点として，組み上げが面倒で整備もしにくいという問題がありました．そこで前回二つに分かれていた機体を上部（パラシュート），中部（電装），下部（エンジン）の三つに分割しました．

　さらに，上部と中部はレールを用いて中身をスライドして出せるようにしました．その方がかっこいいしね．

　次に，電装部は基板の向きを縦向きに変えました．前回配線がぐちゃぐちゃで断線の危険もあったのでPAコネクタを使って，基板間の配線をまとめるようにしました．

　また，データを安定して取れるようにFRAM（高耐久のメモリ）を導入したほか，無線機を用いたダウンリンクで，リアルタイムでデータをパソコンに入れれるようにしました．

　あれ，なんか変えるとこ多くない？

　今までにない半年間での打ち上げということもあり，なかなかシビアなスケジュールでの開発となってしまいました．みんなお疲れさまだ…

遂に打ち上げがやってきた！

そうやって遂に出来上がったハイブリッドロケット2号機「翠」がこちらです！

　なかなかかっこいいんじゃないですか？

　今回は，前回苦戦した現地審査（当日にちゃんと前に審査してもらった安全な機体ですよーということを確認する審査）も割とスムーズに突破し，打ち上げを迎えることが出来ました。（まぁ、実は打ち上げ目前で一回失敗したんですけど…それはご愛嬌）

　結果は…無事打ち上げ成功！また，パラシュートもちゃんと開いてくれましたし，機体もある程度無事に回収できました．まだFRAMでデータが取れているのかは確認できていませんが…ダウンリンクは出来ていました．

　X（旧Twitter）では打ち上げの動画を投稿していますので，是非見てください！

打ち上げの様子です！ pic.twitter.com/4NMtcfDRF8
— 大阪公立大学小型宇宙機システム研究センター(SSSRC) (@OMU_SSSRC) March 29, 2025

終わりに

　さて，半年間という短い期間での開発でしたが，無事打ち上げることが出来て大変良かったかなと思います．しかもただ打ち上げただけじゃなくて，いくらか成長出来たところもあったりして．

　もちろん改善点もたくさんありますけどね．

　2度の打ち上げを経て，COLOURSプロジェクトも大分盛り上がってまいりました．でも，そろそろ難しい所にも挑戦していかなくてはなりませんね…まぁ，期待していてください．

　それでは長々とお付き合いいただきありがとうございます．

　これからも応援（あと出来れば…寄付の方も）よろしくお願いします！

2024年度　CanSat講習　A班

ご挨拶

　皆さん、こんにちは！CanSatA班です！

　単位がきっちり取得できているか不安な今日この頃ですが、皆様いかがお過ごしでしょうか？

　いや〜なんといいますか、CanSat講習もあっという間でしたね。年を取ると月日の流れはゆっくりになるといいますが、まだまだ私も若いってことでしょうか。それとも成長してるのは身体だけで中身は幼いままってことでしょうかね？はやく精神的に大人になりたいものです。人の性格はそう簡単には変わらないと言いますが、それでも変わる可能性はゼロじゃないですもんね！大人の冷静さってやつを身に着けて私が証明してやります！やるのです！

ミッション

　茶番はここまでにしてA班のミッション概要についてご紹介します。A班のメインミッションはパラシュートを着地後すぐに切り離すことです。そうすることで、CanSatが壊れずに地上でのミッションを行えることが期待されます。（正確には「着地判定後すぐにパラシュートを切り離すことで、CanSatが引きずられたり、横転、反転してしまうことを防止する」「パラシュートを切り離した後落下地点から移動することでパラシュートがCanSatに覆いかぶさってしまうことを防ぐ」「加速度センサを用いてCanSatの落下状態に関わるデータ収集を行う」）このミッションの達成具合を評価するためにサクセスクライテリアというものを定めました。それが、以下の表になります。

A班のサクセスクライテリア

気球試験

　さて、CanSatの制作のプロセスについて書くと長くなるのであまり詳しくは触れられませんが、設計後、部品単体での試験や、いくつかを組み合わせた試験、全体を組み合わせた試験、建物から落としてみる試験などを経て完成にこぎつけました。

　そして来る12月22日、外気温7度というまだまだ半袖のメンバーもいる環境の中でCanSatの本番、気球試験を実施しました！A班は3回気球から投下する機会がありました。

1回目です。パラシュートが開くのが遅すぎましたね…。きっちり畳みすぎたのかも。

2回目です。タイヤが分離してしまいました。幸い本体が壊れてはいません！！

2回目の後、3回目をやるまでの間にかなりの雨が降りました。これが無ければもう一回くらいはできたのかもなぁと、残念です。

3回目です。割と上々に見えるのですが、残念ながらパラシュートを巻き込んで走ってしまいました。

まとめ

　結果としてですね、残念ながらミッションは失敗に終わっちゃいました・・・orz。失敗した時にすることは何でしょうか？もちろん反省会ですよね！今回もしっかりやっていきますよ〜！

　このミッションの失敗に最も寄与したのは何だったのでしょうか？もちろん色々浮かびますが、最も大きかったのは開発のやり方が良くなかったことでしょうね。

　まず、開発プロセスの行ったり来たりができていなかったのは致命的でした。ミッションを検討し、要求分析（目的を達成するには何が必要か？を挙げる作業）をして仕様（要求を達成する具体的な方法）を決定するというプロセスで開発をしました。本来ならこれらのプロセスを行ったり来たりして自分たちの「目的」を満たすためにはどうしたらいいかを考える必要があります。

　しかしながら自分たちは、一度仕様まで決まった時、それを満たすためにはどうすればいいかだけを考えてしまっていたのです。

https://mfg.dentsusoken.com/solution/mbse-conceptual-design/concept-design/mbse-2.php より

　では具体的にどのように見直せばよかったのでしょうか．一つ例を挙げてみたいと思います。

　３回目のミッションでは、パラシュートを切り離したときに抜けるはずのピンが抜けずミッションが失敗しました。これはピンを差しているソケットが（衝撃か何かで）傾き、そのせいでピンが抜けにくくなったことが原因と考えられます。ソケットが傾くとピンが抜けにくくなるというのは実験で知っていたので、これを基に要求や仕様を見直すべきでした。そうすれば、衝撃で傾かないように固定したり、取り付ける位置や向きを修正するといった対策ができたはずです。