忍者ブログ

白黒サイクル

ロボットとジャグリングのブログ。

[PR]

×

[PR]上記の広告は3ヶ月以上新規記事投稿のないブログに表示されています。新しい記事を書く事で広告が消えます。


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。



PR

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

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

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。