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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。

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
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かわさきロボット2017

かわさきロボットシーズンですね!
今年もからっ風で参加するのでよろしくお願いします。

今年は色々あったのでダークな感じで黒くするつもりです。
&初めて3Dを使って設計します。

今のところこんな感じ。
見た目はほとんどそのままです。




脚ユニット
真ん中のスライダ足も健在(予定)です。


正面&背面


3Dだといろんな方向から見れるのでいいですね。
既に何か所か設計ミスが分かって3Dのありがたさを感じています。


黒い樹脂はポリカ板のポリッシュ黒を使う予定。
アクリ屋さん(http://www.acry-ya.com/)で定尺サイズからのカットで注文できたので、届いたらまたまとめます。
A4サイズ27枚で29000円くらいでした。

かわロボ技術賞テクノ・クエスト

かわロボ技術賞 テクノ・クエスト プレ大会のまとめです。




ロボット:からっ風Gimlet FPV モード
結果:優勝(結果:http://www.kawasaki-net.ne.jp/robo/wp-content/uploads/2017/03/Techno.pdf)

かわロボ系の大会で初優勝です!
バトルではなかなか成績残せていませんが、探索では勝てました!
やったー!

【ロボット概要】
ロボット本体・・・からっ風Gimlet
カメラアーム・・・4軸、長さ300mm
カメラ・・・・HDR-AS300(sony)
カメラアーム用サーボ・・・RS301CR(futaba)
温度センサ・・・AD-5617(A&D)
表示装置・・・・NEXUS7

【競技内容】
マス目が描かれたフィールド上にオブジェが置いてあります。
ロボットを遠隔操作し、フィールド上のオブジェの場所を記録すると得点です。
フィールドはバトルフィールド3面分で基本的に平地でした。

得点方法
・オブジェと障害物の場所(マス座標)と種類を記録
・水入りペットボトルの場所と温度を記録(当日に冷、温の2値で記録するように変更)
・一定区画に入場すると得点
・残り時間に応じてボーナス得点

試合動画(車載):


テストラン動画:


試合中のロボットの動きは公式から公開されると思います。

以下詳細です。

【設計方針】
低予算で十分な性能を目指して設計しました。
※申請書類は表示用の携帯まで含めたためすごい額に・・・・。
ロボット本体とサーボは手持ちのものを使用。ただしバトル仕様は早すぎるので電圧半分(6.6V)で動作。
カメラと温度センサは持っていないので性能が十分そうなものを購入。
ロボカップレスキューの経験から、複数の視点の映像が有効な事がわかっていましたが、
カメラを複数積むのはコスト&通信的な問題があり、カメラ動かした方が安いんじゃね? という結論に。
カメラの位置は
 ①ロボットの斜め後ろからの俯瞰映像が見えること
 ②温度センサの表示温度が見えること
 ③ロボット後方が見えること
を意識してアームを設計しました。

【画像伝送】
今回の大会で最大の課題は画像伝送だと思います。
これはいくつか方法がありますが
①カメラ+Wifiルーター搭載
②wifiカメラ
③カメラ+無線データ転送
あたりが使いやすい組み合わせかと思います。
使用する機器によっては①③の方が距離は飛びますが、システムが大きくなりそうなので今回は②としています。

wifiカメラは一つ問題があり、基本的に長距離飛ばさないので、飛距離は買ってみないとわからないという問題があります。
数年前にAi-Ballを使用したときは、プロポの電源を入れた段階で通信できなくなりました、(個体差があるようです)
どうせ買うなら失敗したくないので、ちょっと奮発してSONYのHDR-AS300を買いました。
通信距離+手ぶれ補正が効果が強く、これが正解でした。

プロポが2.4GHzのため、可能であれば5GHzあたりの電波を使いたいところですが、
5Gあたりで安いモジュールを知らないので2.4GHzを選定しました。
免許があれば5GHz帯のFPVドローン系の物が安いと思います。

2.4GHzを使用する場合はプロポのアンテナと映像受信部をできるだけ離すか、アンテナの弱方向を向ける、遮蔽物を置くなどの対策で多少マシになります。



【アーム】
カメラアームはロボカップを意識して設計しました。
・俯瞰視点で機体の撮影ができること
・温度センサをのぞき込める
・機体の横と後ろの撮影が可能
・ロボコン30thイベントに流用
を意識して設計しました。
RS301のトルク考えずに設計したらアームが上がらなかったため、
最終的には長さを半分程度にしてアーム長300mm程度としました。

先端を第一関節として、中間を第2関節、根元の第3関節は2個イチ+バネでトルク確保、
さらに根本のヨー角の関節で方向を変えています。





【温度センサ】
amazonでメーカー品の安いやつを探しました。
非接触だと測定距離1m前後のものと10mm程度のものがありますが、安い10mmを選びました。
ボタン押してる間だけ測定できるので結束バンドでスイッチON。
液晶に表示されるので、それをカメラに映して確認しました。


【本体】
本体はからっ風Gimletそのままで、電圧はバトルの半分にして6.6V。
アームは200mmを超えられるレベルに残して、先端に温度センサを括り付けただけのシンプル仕様です。


【操縦】
受信機のPWM出力が8chのためカメラアーム(4軸)のチャンネルが足りない。
というわけで、スイッチでバトル用アームとカメラアームの操作を切り替えていました。
カメラアームの操作は各関節の角度をプロポで指示し、
先端の関節だけは他の関節が動いてもカメラが一定角度になるよう計算しています。



【感想】
面白い大会でした!
ほぼ平面でオブジェを探すだけなのですが、時間制限あり、落下ペナルティありなので
急ぎつつ正確に探すという課題になります。
今のところサスは不要ですが、低トルクで旋回できるオムニ脚は有効でした。
今のカメラ配置だと、前足をオムニ脚にするとよいと思います。

床にマス目があるので、フィールド上の距離感やロボットの自己位置はわかりやすくなっています。
フィールドも小さいので、今のところSLAMのような技術は不要かなと思います。
ただ、映像の遅延があるため、行き過ぎたり回り過ぎたりするので、
遅延の少ないオドメトリ情報があると映像が切れそうでも動かせると思います。

映像に関して驚いたのはアクションカムの手ぶれ補正機能。
走っている間はアームは揺れるのでカメラはガクガク動いているのですが、映像はほとんどぶれないレベルです。
ちょっと信じられないレベルの安定感で、走行中も映像を確認することができました。
通信がたまに止まるのはwifiカメラなのでしょうがないですが、他の参加者よりも安定していた様子です。

優勝できたのはカメラアーム+アクションカムの影響が大きいです。
来年以降も映像通信は課題になると思いますので、このあたり頑張ると試合しやすくなると思います。

また、試合中のメンバーも重要になります。
私が探索&操作で、記録はもう一人のメンバーに任せていました。
単純にプロポを手放さなくてよいので時間を短縮できるだけではなく、
オブジェの種類と場所を記録してもらうことで、探索ルートの選定にも役立ちます。
ボッチ大会だと思ったら、本大会よりメンバーが重要でしたw

ピットはこんなこと(高さ比べ)などして遊んでいました。
特別戦常連みたいな人が集まっているので、色物ぞろいですw
メンバーしか入れないので、一途の雰囲気を楽しみたい方は参加しましょう!
(参加すると競技見れませんが・・・)



積極的に情報公開するつもりなので、気になることがありましたら気軽に聞いてください。

かわロボ秋シーズン

かわロボ学際シーズンです。

本大会後に実装したヨー軸の角速度補正が思ったよりうまくいき、
操作しやすくなったためか予想以上に好成績です。
2015年のほぼ全敗とは大違いw


2016年成績
本大会・・・決勝トーナメント初戦敗退、デザイン賞
KHK杯・・・ベスト12位
ヤガボット・・・4位



ヨー軸の角速度補正の内容としては

1.GY521(MPU6050)のDMPからヨー角取得※
2.10ms前のデータと比較して、角速度を計算
3.プロポの入力(旋回)-角速度×定数 を計算
  (スティックが傾いていない場合は定数を0にする)
4.Vテールに近い演算で左右の脚の出力を計算

※ピッチ角の角度出力が欲しかったので角度出力ですが、角速度出力でもよいと思います。

としました。この方法だとMAX旋回速度は落ちるはずなので、3で全体に定数をかける等すればさらに良いと思います。
からっ風はもともとプロポで旋回しづらい設定にしているので気になりませんでした。

ピッチ角補正はアームの角度を重力方向から一定になるようサーボ角度を補正していますが、
こちらは特に操作感覚が変わった感覚はありませんでした。


こんな感じで走ります。



小さな凹凸に引っかかって急に旋回することが減りました。
旋回後の停止も少し鋭くなっています。
直進性も上がっているので、操縦が楽になっています。

アームがプルプルしているのは、サーボの出力に付けているバネの効果です・・・。
衝撃を吸収してサーボを守る&丘を超えやすくする働きはあるのですが、減衰が遅いのは要修正ですね。

プロポの信号周期

かわロボの信号を処理するのに10ms周期以下だと都合がよいので
早いらしいFASSTest12CHモードを試してみました。

14SGの通信規格はいくつかありますが、双方向通信のFASSTestは二種類です。


FASSTest14CHモード・・・PWMは15ms周期

FASSTest12CHモード・・・PWMは6.3ms周期

※時間はmbedのピン変化割り込みで測定しています。
 測定精度は確認していません。

ちなみに12CHモードはいくつか制約があります。
・アナログサーボは使用できない
・テレメトリは受信機と外部電圧1chのみ
・他メーカーのシステムは対応していないものがあるかも

詳しくは14SGの取扱説明書で。

9msくらい変わるので、わかる人にはわかるのかな?