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白黒サイクル

ロボットとジャグリングのブログ。

からっ風 Schwarze Katze テクノクエスト仕様

からっ風 Schwarze Katze テクノクエスト仕様まとめ

成績:優勝
公式結果URL:
https://www.kawasaki-sanshinkaikan.jp/robo/wp-content/uploads/2019/03/Techno_k.pdf


試合中の車載動画:




ロボット概要:
バトル用のからっ風 Schwarze Katzeに5軸カメラアームを取り付けた構造。




概略設計書:



コンセプト:
1.距離感を得やすい映像・情報を操縦者に提供する
  
2.メカもプログラムもできるだけ簡単に作れて、そこそこのスペックで動くシステムを作る 

3.マッピングに挑戦する



主な使用部品:
・カメラ: HDR-AS300 (sony)
・サーボ: RS306MD(双葉電子) ×6個
・ワイヤレスHDMI:  LDE-WHDI202TR(Logitec)
・ワイヤレスHDMIバッテリ:PowerCore 5000(Anker)
・HDMIケーブル: DH-HD14SSU10BK(エレコム)
・放射温度計:  HT-290(Somnus258)
・LEDレーザー:POOPE-JGWD-CAR-B(POOPEE) 
・ディスプレイ:ノートPC&小型ディスプレイ


カメラ&伝送系:
昨年よりワイヤレスHDMIとカメラ内蔵wifiを使用。
カメラ本体  →ワイヤレスHDM(5GHz帯)→モバイルディスプレイ(メイン)
      →内蔵wifi(2.4GHz帯)→USBアンテナ+USB延長ケーブル2m→PCディスプレイ(サブ)
という2系統。
仕様書には書いていないが、HDR-AS300はHDMI出力と内蔵wifi、SDへの記録が同時に行えるので2系統の通信が可能。 メーカー・機種によってはどちらか一方しか出力できない場合もあるので、選定には注意が必要だと思う。
ワイヤレスHDMIは通信距離7mほど。会場の壁を挟んでもレスポンスは良いので操縦の遅延は気にならないレベルで、タイムの短縮に有効だった。
wifiは出力弱いので距離が飛ばず、遅延が大きいものの、USB延長ケーブルを使用して壁の反対側までアンテナを伸ばせば大きな問題なし。ただし、HDMよりは遅延大きめ。

こんな感じで2画面体制


放射温度計:
例のごとく温度計のディスプレイをカメラでのぞき込む方式。
放射温度計は測定距離眺め、ディスプレイ大きめだと操縦しやすいと思う。



カメラアーム:
軸数:6
アーム長:約350mm

 
  



昨年までのアームはこんな感じでした。


1軸増やして6軸になったため、真後ろを見れるようになった。
後部がよく見えるため、フィールド端や壁のギリギリまで接近させることができる。
フィールドの縁が怖くてうまく旋回できなかったプレ大会の課題を解決できたように思う。
※今回の競技では使う機会が無かった



設計・製作は作りやすく、安全性の向上を目標に。
組み立てやすさは3Dプリンタ前提の設計で部品点数を少なくし、組み立てを楽に。
3Dプリンタは持っていないので、部品造形はDMMの3DプリンタサービスでMJF-PA12GBで依頼。予備部品含めて2万円/1台程度。

↓こんな感じで造形を依頼

 

予想以上に造形精度がよいため、ほとんど追加工なく組み立てることができた。
ただし、表面がざらざらしているのを放置した摺動性は悪く、摺動部の組み立ては苦労した。
グリースを付けても油が拡散してしまうため、当日は追いグリースで何とか・・・
安全性の向上としてはできるだけエッジを減らすことと、配線の露出を少なくすることで、アームや配線が引っ掛かって行動不能になることを回避した。 配線類はできるだけ関節の内側を通している。
上体の揺れによるモーメントでサーボが破損するのも怖いため根元はスラストベアリング+揺れ防止のガイド付き




トルクOFFにしたときにサーボの動作範囲を超えないようにストッパーを付けている
  

また、適度に減速・バネ補償を加えることで、長時間アームを伸ばしても熱で落ちない構造になった。 サーボへの負荷が小さくなったので、RS301CR(定価9000円)×6からRS306MD(週間ロボゼロで2000円くらい)×6へ大幅コストダウン!
(はるか昔に1ダースまとめ買いしたサーボがやっと役に立った)
念のため根元3軸分は金属ギヤに交換した。


今回作ってみて、カメラの軸が中心からずれていると操縦しづらいことがわかった。
ずれていると、映像の進行方向が曲がっているように見えるため、カメラが曲がっているのか、進行方向がずれているのかわかりにくい。


3D地図:
3D地図は後処理で行っている。
カメラで撮影した映像を一定時間ごとに画像化し、ReCap Photoにて3次元を構築する。
ReCap Photoは画像の特徴点を自動検出して、2D画像から3Dを構築できるソフトで、
リアルタイムに地図を作成するソフトではないので注意の必要あり。

肝心のデータは・・・



なんとか、それっぽい見た目になった。
スタートから白いエリアを超えるまでの29枚を合成。
画像の左下の点はカメラ位置。


参考までにデータを増やすと異次元空間に・・・・
 


画像の合成が上手くいかない理由としては、カメラの視点を動かしているため、
特徴点が一致しない空間があるのかなと。
カメラは固定で、フィールドをぐるっと回った方がよいデータになりそう。



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かわさきロボット競技大会テクノクエスト部門2019

チームMiFとしてかわさきロボット競技大会テクノクエスト部門に参加してきました。
結果は優勝で、準備大会からカウントして三連覇です!

夏のバトルとは別のルールで、フィールド上のオブジェを探す競技です。

今年はカメラアームの完成度向上と、データの公開しやすさを重視した構成にしています。カメラの揺れを抑える構造にしつつ、配線が引っ掛からないようできるだけ隠しました。

試合中の車載動画


ロボット本体


後ろも確認できます


操縦環境



カメラアーム


詳細は後ほどまとめます

ROBOCON30thマスタスレーブアーム

ROBOCON30thマスタスレーブのまとめ
東北交流会補足資料です。

ROBOCON30thでマスタスレーブアームを作りました。
MFTで展示していたアームの(攻撃力)強化版です。




■ROBOCON30thマスタスレーブの特徴
・全く同じアームを使っているので複雑な数式は不要
・メカ的にもサーボをつなげるだけの簡単な構造
・角度フィードバックのみで疑似的な力覚提示ができる
 (ペン先が接触していることが分かる程度)
・サーボはRS301CRを使用

■課題
・片側を動かしたときの角度偏差と、外力による角度偏差の区別ができない
 →外力かかっていなくても、姿勢を維持し続けるトルクが発生する
  →マスターを操作する手が疲れる

■課題の解決策
マスター側を動かしやすい設定する
 ・Compliance Marginを大きくする
 ・Max Torqueを小さくする








■プログラム内容
・マスタスレーブプログラム:https://os.mbed.com/users/TArai/code/ROBOCON30th_TOHOKU/
 ※たまに動作が止まるバグあり・・・・
・双葉コマンドサーボライブラリ:https://os.mbed.com/users/TArai/code/Futaba_servo171024/
・サーボデータシート:http://www.futaba.co.jp/img/uploads/files/robot/download/RS301CR_RS302CD_114.pdf
・回路図参考:http://www.futaba.co.jp/robot/systems
  TX……p13
  RX……p14
  REDE…p15
  RS485トランシーバー:LTC1485CN8 (http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-01869/)


■各軸のID

軸3のみトルク確保のため2個使用(片方は逆回転)

マスター側
軸1・・・ID2
軸2・・・ID3
軸3・・・ID4,5
軸4・・・ID6

スレーブ側
軸1・・・ID12
軸2・・・ID13
軸3・・・ID14,15
軸4・・・ID16


■プログラム説明
プログラムの中身としては下記の3工程で、ひたすら3を繰り返します。
1.アームの初期角度の設定
2.サーボの各パラメーター設定
3.サーボの動作
  サーボの角度取得→サーボの角度送信


質問等ありましたら連絡ください

タイミングプーリーS5Mの書き方

今年作ったS5Mプーリーの書き方をまとめておきます。
2mmのエンドミルで切削できるので、S3Mよりも加工が楽になります。



歯先円直径
 歯先円直径(O.D.)の円を書く
 O.D. = P × N / π - 2 × PLD
   P:ベルトピッチ、5mm
   N:プーリー歯数
   π:円周率
   PLD:ピッチ円直径と歯先円直径の半径方向の差、S5Mでは0.48mm


歯底円直径
 歯底円直径 = O.D. - 1.77(S5Mの場合)


下準備
 歯底・歯先円を書く。 ※図中のピッチ円は特に使用しない
 歯先円直径から0.381オフセットした位置に3.25mmの直線を引く




歯先を書く
 先ほど書いた直線の両端からR3.275mmの円を書く。



 上で書いた円と歯先円、歯底円をつなぐ





面取りと切り下げ
 カタログに従って面取り。
 歯の根本はエンドミルの切り残しも考えて少し切り下げておく
 (今回は切削データで実施)



複製してプーリーを書く
 歯を複製して円周にする



あとは肉抜きしたりフランジを付けたりして完成

第24回かわさきロボット競技大会

チームMiFとしてかわさきロボット競技大会に参加してきました。

自己ベスト更新のベスト16、2年連続のデザイン賞を頂きました。

初戦のアザトース戦では非常に調子よく、思い通りにロボットが動く感覚がたまらなく楽しかったです。
左右に振って、フェイント入れて、相手の間合いを見ながら攻めていくという動きができたのは今回が初めてでした!
緊張で膝ガクガク、試合後は人の方が息切れという有様でしたがw

試合後はテクノ・クエスト部門のデモンストレーションを行いました。
スクリーンに映した車載映像を見ながら操縦する経験はなかなかできないですね。
今回は会社から借りてきたお高いオプションを追加してのデモだったので、映像が綺麗で操縦しやすかったです。
個人的にもテクノクエスト部門を盛り上げていきたいので、こういう機会があれば協力できればいいなーと。
テクノ・クエスト部門はJr、バトルに続く3つ目の部門にしていくようなので、今後大きくなることに期待です。

午前中に試合して、その後すぐに昼の展示をしつつテクノ・クエスト仕様に改造、ちょっと休んでデモンストレーション、大会後は懇親会でテクノクエストの実機展示だったので一日中バタバタと楽しませてもらいました。今思うと2回戦目で勝っていたら成り立たなくなりそうなスケジュールでしたw

知らぬ間にからっ風も知名度が上がっていたようで、いろんな方に声をかけていただきました。
今回の大会で新たな課題も見えたので、来年に向けていろいろ準備していこうと思います。

何はともあれ、祝! 初戦突破! 
ここまで9年かかりました。

写真は適当にいろいろと

からっ風 Lightning
  

テクノ・クエスト