かわロボ学際シーズン

ブログを書こうと思いつつも忘れていたので今更ながら学祭関係の更新です。

今年を振り返ってみるとかわさきロボットの本大会とKHK杯でぼろ負け。
そろそろ負け続けるのに慣れてしまっていたので、一度しっかり考えてみました。

なぜ勝てないのか？
去年より機体性能上がってるのに？
むしろ勝率下がってるのでは…？

というのを自分なりに考えてみました。

まず、勝つための要素を3つ（+1）に分類してみます。

1.マシンスペック
単純な機体性能です。
移動速度、旋回性能、加速性能
アーム攻撃力
壊れにくさ等

2.操縦能力
自分のマシンを思った通りに動かす操縦者性能

3.戦術・判断力
相手のマシン・試合の流れに応じて次の動きを設定する操縦者の判断力

4.上以外の何か
上記以外の操縦者スペックが何かあるような気がします。
よく分からないので今回は触れません


自分の活動内容をこれに当てはめると

1.マシンスペック
マシンスペック至上主義？ でした。
去年まで特に足回りに力を入れていて、移動速度と旋回性能はかなり高いレベルだと自負してます。
アームもまあ、そこそこ使えるレベルのはず。
というわけで、マシンスペックで負けているわけでは無いはず。
（最近周りのマシンスペックも上がっているような気がしますが）


2.操縦能力
　自分のマシンを目で追えないレベルで、マシンを扱えてませんでした…
　フィールドを走り回ろうとすると落ちます。

3.戦術・判断力
　とりあえず突っ込めばいいんだろう？レベル

これはもう明らかに2と3が足りない・・・
マシンスペックだけ上げていたので、マシンに人が追いついていませんでした。
というわけで操縦者を強化します。

戦略は置いといて、まずは操縦練度の向上を目指します
というわけで、機体の操縦を簡単にできるように修正してから反復練習をしました。

(1)動作の自由度を制限する
　からっ風BEEKはアームが2自由度のため、アームの上げ下げだけで数パターンの動きがあります。
　試合中混乱することが多いので、下記のパターンに制限しました。

　アーム角度調整 ：　アームユニット回転
　攻撃 ： アームユニット下げ+アーム上げ
　転倒復帰 ：　アームユニット上げ＋アーム上げ
　スタート動作 ：脚の信号と連動

　カウンターの高さを調節しつつメインアームの調節みたいな複雑な動作はしません。


(2)操縦能力を上げる
　ひたすら反復練習をして、マシンを動かす感覚をつかみました
　+プロポとマイコンのパラメータ調節して操縦しやすい設定を探しました。

　一定距離を往復
　180度ターンしてアーム下げ→攻撃動作
　一定コースをぐるぐる
　など。1人で動かしてました。


結果
さて珍しくちゃんと練習して挑んだ品川文化祭

ま…マシンの動きが見えるぞ！
（フィールド広かっただけかもしれません）

BEEKになってから初めて勝てたような気がしますw

思った通りに動かせる楽しさってのも久々に味わいました。

まだ機体性能出しきれていませんが、反復練習でここまで変わるものなんだなーと驚きです。



まとめると、地味な練習って大切ですね

からっ風BEEK

からっ風BEEKまとめ
 


1. 概要
からっ風Pussyfootをベースに、機体剛性を向上した機体
主な変更点
・回路ケースを頑丈に
・アームユニットの回転をリンク→ギヤに変更してガタツキの低減
・KUギヤヘッドを旧→新(旧部品の手持ちが終わったため)
・リンクサス根元の構造見直し,剛性向上
・リンクサスのパンタグラフリンクを後部に移動し(回転中心からの距離を長くした


左：Pussyfoot
右：BEEK

2. 戦歴
　参加大会：第22回大会
　予選第1回戦敗退
　敗者復活戦第1回戦敗退
　

3. 機構概略図
再提出・指摘項目はありませんでした。
※BEEKの機構概略図です




4. 歩行機構

4-1. 概要
　機構：うしとら脚(12脚)、不整地用スライダリンク(4脚)
　モータ：RS380PH
　ESC：MC402CR

　メイン歩行機構：うしとら脚(スライダリンク)×12
・120度円弧軌跡のスライダリンク
・クランク半径10㎜
・足先半径：55㎜
・クランク中心―スライダピンの距離：31mm

　不整地用：スライダリンク×4
・前後のメイン脚の中間に設置
・クランク半径
・クランク中心―スライダピンの距離：21mm



4-2. ギヤ関係
・ギア比(メイン脚※)：
　　初段　　64：8　平歯車　m0.5
　　2段目　 20：8 平歯車　m1.5
　　3段目 　36：18 タイミングベルト　S3M
　　合計　40：1

ピニオンはKHKロボット用ピニオン
初段大歯車はKGの真鍮歯車
2段目～タイミングプーリーは自作
補助脚はベルト伝達の前についている

・歩行速度（計算値）：およそ1.7m/s　（モータを200rpsで計算）

・去年からの変更点
　ピニオンT10→T8、スパーギヤも小型化
　２段目の歯車をm2->m1.5




4-3. 足裏について

前足：
シリコン足
作り方はこちら

走ってると結構ボロボロになってきます。


後足：
旋回性能を上げるためオムニホイール構造。
ローラー：ウレタン　内径２外径６幅３、ショア７０
シャフト：Φ２SUS
スラストワッシャ：POM　内径２外径４厚み０．４


補助足：
　ゴムワッシャーを張り付けている



4-4. 去年からの変更点
　・ウレタンの硬さをショア９０→ショア７０（グリップUP）
　・オムニ脚のねじ止め位置を外側に変更し、ローラー脱落防止


4-5. ベアカム
　クランク半径10㎜
　去年ドラメで大失敗したため、今年はしっかりベアリング化。
　ベアリングは内径3外径8幅4㎜
　横方向の力はポリスライダーワッシャーで受けている
　m3ネジを貫通させて軸方向を固定、Φ2のSUSピンを3本貫通させて回転方向を固定している。
 
カムなので脚は結構薄めです。スペーサの長さだと
前足：３５ｍｍ
後足：３０ｍｍ



4-6. 足回りまとめ：
　構成も使い勝手もほぼ去年と同じ。
　全体的に剛性が上がったので、気持ち加速が良くなった印象。
　デメリットは直進が難しいこと、押し合いで前輪が浮く事と左右を固定する方法が無いこと。
　旋回中心の違いは「慣れ」で解決できそう。

  


5. 腕機構

5-1. 概要
リンク等はPussyfootと共通
・±45度程度は高減速、＋40～90は高速なリンク※
・腕クランクのベヤリングを内径3外径8から内径4外径11に変更(割れるため)
・角度センサをインクリメンタルエンコーダから可変抵抗に変更

※大会後に確認したところ、＋30度くらいまで高トルク(2.8倍程度)で、それ以上はトルクがスカスカなことが判明。
これの改善がオフシーズンの課題


5-2. 腕ギヤボックス

モータ：RS-380PHを2連装

減速比：
　初段　 １４：６０　平歯車　m0.5
　2段目　２４：１　ツカサ　KUギヤヘッド改造品
　3段目　２６：１０ 平歯車　m2　自作歯車
　合計　 ２６７：１
　　（水平付近ではリンクでさらに2.8倍程度減速）



補足：ギヤヘッドについて--------------------------------------
BEEKからKUギヤヘッドのモデルを変更しました。
理由はPussyfootまでで使っていたモデルは数年前に廃止されて手に入らなくなってたってことなのですが、
旧KUで問題となっていた「インターナル歯車の固定部が壊れて空回りする問題」が改善されて滑りにくくなっています。
自作ギヤボは面倒だけど高減速比が欲しいって方にお勧め。
似たようなギヤボックスに電ドリ遊星、IGシリーズなどがあります。お好みで。
 
 
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追記(151225)：リンクの動きはこんな感じです。



6. 腕ユニット回転
・アーム機構自体を回転させるための機構
・カウンターが丘に当たるのを防ぐため、上げ下げする
・ギヤ伝達（アーム機構ではない）


使用サーボはRS405CBで1.5倍くらいに減速＋バネで補助。
（バネが無い場合も動作はするが発熱大きい）


7. プロポ
今まで使っていた6Jを貸したため、14SGを使用

・左スティック

　　　　　前進

　　　　　　↑
　左旋回←　　　→右旋回
　　　　　　↓

　　　　　後進


・右スティック

　　　　アームユニット下げ

　　　　　　　　↑
　アーム下げ←　　　→アーム上げ
　　　　　　　　↓
　　　　アームユニット上げ

・5ch（左上トグルスイッチ）
スイッチOFF→ONでスタート時のアーム角度に移動(アームを上げた状態、低トルク)
その後足回りに一定以上大きい信号を入れると通常モードに移行

・6ch（右サイドレバー）
貸出モード(足の出力信号×0.4倍)

・追記(151225)：操縦方法まとめました



8. コントローラー
制御にmbedを使用。配線は汚い・・・
 

8-1. やっていること：
・受信機からの信号6ch分の読み込み
・2，4chのVテールミキシング
・アームの角度制御(P制御)
・RS405CBの角度信号出力
・スタート時のアーム動作自動化

8-2.やりたかったこと：
・ヨー方向の角度(もしくは角速度)補正
・アームのPID制御
・アームユニットの水平化制御

8-3. 課題
・課題１
アームの角度制御はアームにつけたポテンショメータを使って角度読み込みだが、
電圧が揺らいでいるらしくクランクの角度で±3度程度ゆらぐ。
また、たまにノイズのようなものを拾って変な値になる。
そのためDゲインを入れると不安定になり断念・・・。
調節している時間もないためIゲインも断念。
Pだけなのでゲインも上げられず、アームのトルク不足が深刻になった。

・課題２
オムニ脚にしたところ旋回性が上がり過ぎ、微妙な回転数差で旋回してしまうようになった。
モータの個体差大きい上に進角の差もあるため直進できない。
そのため、ジャイロ等でヨー角の制御をしようとしたものの、調整が間に合わず未実装

9. マシン全体の感想
・全体的な剛性が上がって試合ができるようになってきた。
・足回りのメカは加速・スピード・踏破性能良好で不満は無し。
・アームは30度程度上げたあたりからトルク不足になるため、相手を投げられない・・・
・横転しやすい（横転から復帰できない）
・2関節アームの操縦が難しく操縦ミスが連発した問題は、アームの位置制御と慣れで大体解決した。

やっとまともに戦えるようになってきたなーと言ったところです。

(かわロボ)シリコーンシーラントの足裏の作り方

シリコーンシーラント足裏の作り方をまとめます。
2014年,2015年のからっ風シリーズで使用しました

１．型に離型材(ワセリン)を塗ります
・離型材にこだわりはありませんが、硬度があって多少厚塗りできるものが良いと思います
・ハンドクリームも使えるけど匂いが残ると聞きました
・型はPOMを使っています




２．フレーム材をセット
・私の場合はPCをフレームにしています。
・下記の写真は2014年のもので、2015年(現時点最新)の脚は５．の完成写真を見てください
・シリコンシーラントとの表面積を大きくできると良いかと
・シーラントとフレームの境界は裂けやすいので注意です




３．シリコーンシーラントを流し込む
・使っているシリコーンシーラントはセメダイン8051N(黒)
・コーキングガンを使うと便利です。

・型の中にできるだけ空気が入らない工夫が必要です。

　私の場合ははみ出すまで流し込んで隙間なく充填しています。

  



４．数日間硬化させる
・水分で硬化するものを使っているので、水の中に入れとくと早く固まる気がします
・はみ出した分は硬化後カッターで切り取ります
・型の形状次第では固まりにくいこともあります


５．型から抜いて完成
・型から抜いたら完成です
・欠けている部分は後から補充します



おまけ：シーラントの保存
余ったシーラントの保管方法を紹介します。

・M3の長いねじ(L30くらい)を突っ込む
 
写真の状態で半年くらい放置しても使えました

色々試してみてください


参考資料：
葵屋：TADANOシリコン脚


以上

かわロボ参加しました

最近ブログをサボりがちになってました・・・。
GWぶりの更新ですね。

その間に色々修羅場上がったり海外出張いってきたりかわロボ参加したりしてました

結果はどちらも初戦負けで、過去最高レベルに悪い結果にｗ
ともあれ機体は去年のスペックを維持しつつ扱いやすくなっているので、
戦闘力は上がってるかと。
盾といい試合できたんじゃないかなーと思うのですがどうだろう。
動画が残ってないので良くわかりませんが・・・・

同期に貸してたPussyfootもダメだったようで。
やっぱりあいつは付け焼刃じゃどうにもならない機体みたいです。


からっ風BEEKはざっくりこんな感じの機体でした。
後程データをまとめる予定です。
なにか知りたいことあればコメントもらえれば回答できると思います。






ちなみに青いほうがPussyfoot、色のついてない方がBEEKです。基本スペックは変更なし。

ロボ研に遊び行きました

ロボ研にお邪魔してきました。

かわロボ持って行ったり差し入れの掃除機持っていったり
アイディア発表会を聞いたりしてました。

自分がいた時よりいろいろ考えているみたいです。
すげーなーと。


群馬高専50周年記念のロボットが部室に残っていました。

プロジェクト立ち上げ時には関わってて、その後卒業してしまいましたが、ちゃんと完成してまだ残ってるとは！
高専ロボコンのVoitureをベースにして、強度UPした展示用ロボになります。

交ロボの話も聞いたけど、いろいろ変えていこうと努力しているみたいです。
良くなっていくといいなー。

最後にパンプキン↓



というわけで、久々の高専ロボコンでした