ProcessingからArduinoのサーボ2個とスピーカ1個を制御するのに混線してサーボの動きが不安定

Question

###前提・実現したいこと
Processingで数字の図形にカーソルが触れると、色が変わります。そして、Arduino側ではその数字と色に応じた音が鳴り、Processing上のカーソル位置に応じてサーボがロボットアームのように動くシステムです。

サーボモータはSG90を2個使っています。
SG90秋月電子
圧電スピーカはPKM13EPYH4000-A0を1個使っています。
圧電スピーカ秋月電子

###発生している問題・エラーメッセージ
下記のコードをArduinoに書き込み、Processingを立ち上げて操作しようとすると、サーボがスムーズに動かず、何か混線しているようです。念のため、ブレッドボードの回路図も上げておきます。

現状のサーボの動き

###該当のソースコード

import processing.serial.*;        

int spos=90;
int wpos=90;

Serial port;                         // The serial port
ArrayList<MyShape> shapes = new ArrayList<MyShape>();

void setup() {
  size(720, 720);
  background(125);
  frameRate(100);

  println(Serial.list()); // List COM-ports

  //select second com-port from the list
  port = new Serial(this, Serial.list()[1], 9600); 

  //図形1を描く
  MyShape ichi;
  ichi = new MyRect(70, 140, 32, 200);
  ichi.selectedFill = #CE2828;
  shapes.add(ichi);

  //図形2を描く
  MyShape ni;
  ni = new MyRect(170, 150, 100, 32);
  ni.selectedFill = #1318F0;
  shapes.add(ni);
  ni = new MyRect(238, 182, 32, 43);
  ni.selectedFill = #1318F0;
  shapes.add(ni);
  ni = new MyRect(170, 225, 100, 32);
  ni.selectedFill = #1318F0;
  shapes.add(ni);
  ni = new MyRect(170, 257, 32, 43);
  ni.selectedFill = #1318F0;
  shapes.add(ni);
  ni = new MyRect(170, 300, 100, 32);
  ni.selectedFill = #1318F0;
  shapes.add(ni);
}

void draw() {
  update(mouseX, mouseY); 
  rect (310, 310, 100, 100);
  line(360, 0, 360, 720);
  line(0, 360, 720, 360);
  noStroke();

  background(102);
  for (MyShape shape : shapes) {
    if (shape.contains(mouseX, mouseY)) {
      fill(shape.selectedFill);
      port.write('a');
    } else {
      fill(204);
      port.write('b');
    }
    shape.draw();
  }
}

void update(int x, int y)
{
  //Calculate servo1 postion from mouseX
  spos= x/4;

  //Output the servo1 position ( from 0 to 180)
  port.write("s"+spos); 

  //Calculate servo2 postion from mouseY
  wpos= (y/4)-10;

  //Output the servo2 position ( from 0 to 180)
  port.write("w"+wpos);
}

// 任意の図形を表す抽象クラス
abstract class MyShape {
    int selectedFill;
  // 画面上へこの図形を描画するメソッド
  abstract void draw();

  // 指定位置がこの図形に含まれるかどうか判定するメソッド
  abstract boolean contains(float x, float y);
}

// 長方形を表すクラス
class MyRect extends MyShape {
  float x, y, w, h;

  MyRect(float x, float y, float w, float h) {
    this.x = x;
    this.y = y;
    this.w = w;
    this.h = h;
  }

  void draw() {
    rect(x, y, w, h);
  }

  boolean contains(float mx, float my) {
    return mx >= x && mx <= (x + w) && my >= y && my <= (y + h);
  }
}

//servo
#include <Servo.h>
Servo servo1; Servo servo2;

//sound
int melo = 200; //音の長さを指定
#define PIN 13  //ブザーを接続したピン番号


void setup() {

  pinMode(1, OUTPUT);
  servo1.attach(10);
  servo2.attach(9);
  Serial.begin(9600);

}

void loop() {
  //servo
  static int v = 0;

  if ( Serial.available()) {
    char ch = Serial.read();

    switch (ch) {
      case '0'...'9':
        v = v * 10 + ch - '0';
        break;
      case 'w':
        servo1.write(v);
        v = 0;
        break;
      case 's':
        servo2.write(v);
        v = 0;
        break;
    }
  }

  //sound
  if (Serial.available() > 0) {
    int data = Serial.read();
    //1
    if (data == 'a') {
      //図形1にカーソルが来たらドを鳴らす
      tone(PIN, 262, 600);
      delay(300);
    } else if (data == 'b') { //何も鳴らさない
    }

    //2
    else if (data == 'c') {
      //図形2にカーソルが来たらソを鳴らす
      tone(PIN, 392, 300);
      delay(300);
    } else if (data == 'd') { //何も鳴らさない
    }
  }
}

###試したこと
上記の回路のまま、スピーカを鳴らすこととサーボ２個を動かすことは別々にできましたが、組み合わせるとサーボの動きが不安定になる問題が発生しています。音の制御はできているようです。

Answer 1

if ( Serial.available()) {
    ... = Serial.read();
    ...//サーボ
}
if ( Serial.available()) {
    ... = Serial.read();
    ...//ブザー
}

となってますが、これだと複数文字からなる電文を送ったとき、1文字ごとに処理が捨てられます。
例えばサーボの方のifが終わったタイミングで、サーボへの指示"w12"を受信すると
ブザーでread()して、'w'が捨てられてしまいます。
次にサーボでread()して'1'を処理し、
次にブザーでread()して'2'が捨てられます

if ( Serial.available()) {
    ... = Serial.read();
    ...//サーボ
    ...//ブザー
}

こうしましょう。

Comments

[MasahikoHirata]

ozwk殿、的確なご回答に感服します。
仕事が数か月前から多忙でソースをじっくり解析できませんでした。

//
//
//
arduinoの質問をされる方に参考に成ると考え、コメントしています。
まず何かの’マネ’をして動作を考え、それと異なる動きの場合は、切り分けて確認をしていきます。
本件の場合も同様で、思い込みが一番ミスを呼びます。
１つ１つを丁寧に動作確認。
processing以前に通信の可否を判断するためにシリアルモニターから送りたい文字列などをarduinoに送信。どのように処理したかを'可視化'するために'どこまで動いて、またどんなデータを受け取った'が分かるように返信します。これにより内部の動きが鮮明に見えてきます。

いきなり’絶対動くはず’は技術者経験で数少ないものです。
’自分は絶対間違ってる。どこが間違っているかを知りたい’。
これが一番の勉強方法になります。

ozwk殿の回答をお借りして失礼しました。

[退会済みユーザー]

ご回答ありがとうございました。大変勉強になりました。

Answer 2

写真のみでは結線の正誤は確認できませんが、気になるのはサーボ×２とブザーでの消費電力はいくら位ですか？それとポート１３の使用については経験から起動時になぜかSetup()以前に信号が出力されています。これからsetup()の動作中に消費電力（突入電流）により不安定になる事が判明しています。
まずは全体の配線図が知りたいです。

Comments

[退会済みユーザー]

コメントありがとうございます。回路図をアップロードさせていただきました。ポート12でも試してみましたが、やはり、サーボの動きが不安定でした。

[退会済みユーザー]

知識経験不足で消費電力はわからないので、各備品の秋月電子のページを追記しました。

[MasahikoHirata]

色々見てみたら、やはり電力不足の気がします。
参考のHP
http://pongsuke.hatenablog.com/entry/2015/12/28/170747
サーボの主電源は他から取る方がarduinoを壊さない為にも宜しいかと。

[退会済みユーザー]

アドバイスありがとうございます。外部電源から供給してみても、状況は変わりませんでした。追加で現状の動画をアップしたので、確認いただけますと幸いです。

[退会済みユーザー]

あと、もう１つ懸念があるのはProcessingを立ち上げるとサーボの動きがおかしくなるのでシリアル通信で問題が起きている可能性もあると思いました。Arduinoにコードを書き込んだだけでは問題は起きていません。
Processingから位置をArduinoのサーボ２つへ送信
Processingからカーソルが図形に触れたかどうかをArduinoに送信
この2つを同時にやっているので、通信もビジーかもしれません。