[[2012b/MemberOnly/進行状況]]

*箱を入れ替えろ!(2012年度後期第二課題) [#q567b2c9]
#contents

**課題内容 [#obcef84e]
***日時・場所 [#a6ef7881]
:日時| 2013年2月6日(水) 11:40〜
:場所| 信州大学共通教育機構26番教室 

***課題:紙パック運搬ロボット [#x28e9e0a]

紙パックを所定の位置から所定の位置に運搬する。

#ref(2012b/ロボコン/robocon2012b.png,70%,ロボコンのフィールド平面図)

:フィールドの説明 |
--フィールドは課題1で使用した紙を2枚つなぎ合わせる (&color(red,white){向きは自由};)
--白い紙パックと黒い紙パックがそれぞれ3個づつ対角のゴール(課題1のゴール)に置かれている (&color(red,white){前1個、後2個の2列に配置する};)
--2枚の紙のつなぎ目に断面が約3cm×4cmの角材を両面テープまたは押しピンで貼り付ける。
--黒い線の幅は&color(red,white){20mm};とする



***ルール [#lcda8ca9]
:基本ルール |
--白い紙パックと黒い紙パックを入れ替える。
--競技時間は審判が続行不能と判断するまで、あるいはリタイアするまで。
--課題1のスタート地点からスタートする。
--スタート時のロボットは2個を越えないこと (スタート後はいくつに分裂してもかまわない)。
--開始の合図から5秒以内にスタートボタンを押す作業を完了すること。
--競技が終了するまで、ロボットに触ったり人間が遠隔で操作してはならない。
--途中でうまく動かなくなった場合、1回限り再スタートすることができる(再スタートの際に別プログラムで起動してよい)。
--最終的にゴールに運び込まれた紙パックの数で点数を計算する。
:基本得点の計算方法|
--運びこまれた紙パックに1個つき5点。ただし、紙パックを2段または3段に積み上げた場合は、2段目の紙パックを6点、3段目の紙パックを9点とする。
--紙パックが半分以上ゴールからはみ出している場合は、1個1点、はみ出している部分が半分未満の場合は1個3点とする
--一部がゴールの外にはみ出た出た紙パックの上に積み上げられた紙パックは、何段目であっても各3点とする。
:技術点の計算方法|
以下の動作の精度・スピード・確実性などを含めた技術的な工夫や芸術性について他の全てのチーム(5チーム)が20点満点で採点し、その平均点を求める。
得点の目安: 
--紙パックまでたどり着く動作 (3点)
--紙パックを運ぶ動作(2点)
--障害物を越える動作 (4点)
--2台以上のロボット、あるいは単体のロボットの場合は2台のRCX,NXTの連携の良さ(3点)
--自立型のロボットとしての形や動作の美しさ、斬新さ(3点)
--その他 (4点)


***各係など [#b59eb7e7]

:司会・審判 (2人)|
司会進行、開始・終了の合図と基本得点の計算
:得点の集計係 (1人)|
技術点を集計する
:採点の報告係 (各チーム1人) |
採点した点数を集計係に連絡する

**メンバー紹介 [#w92f8787]
aromeo:本ページ作成者。今回ロボットをメインに制作、アイデアを少し捻出。詳しいことは後述を参考に・・・ 

naotoxu:ロボット、プログラム面において大活躍した車で大学に通うというにーちゃん♪大学の近くにあるカレー屋メーヤウではブラックを注文

candle:レポートという大学生の難敵に精力を奪われ、よく机に突っ伏していたお方。しかし、ロボコン当日は審判として大活躍。一人称は「ぼく」や「おれ」ではなく「だいごさん」という一面を持つ。

***自己紹介と作業環境 [#obb982a5]
 現在信州大学理学部に通う大学生。生まれは兵庫県宝塚市、その後阪神大震災に見舞われ大阪府豊中市に移住。小学校に東京都渋谷区代々木上原近辺に移住後は東京周辺にて生活。中高は新宿区にある中高一貫に進学し、高校時には東京工業大学広瀬教授にロボティクスというプログラムで指導を受けた(学外活動として)。

 趣味は多岐に渡り、料理、読書、旅行、昼寝、ネットサーフィン、シュノーケル、スキー、テニス、バレー、音楽鑑賞、ミュージカル鑑賞、ビリヤード、カラオケ、合唱、自転車、車を見る(特に外車、中でもイタリア車とベンツは大好物)、グルメ巡り、レゴ、帽子探し、ボールペン、入浴、妄想、etc…。

 性格は自由奔放、変人←よく変わってるといわれるがそれは最大の褒め言葉^^本によるとB型の特徴らしい。というかB型について書かれた本にあることの99%合っている気がする。

 作業環境としては幼少時よりmacを愛しているので当然macを使用。というかwinが大嫌い。osは10.6をメインとして使用。1月末にはipadをついに購入。


とこんな感じである。

**課題について・・・ [#x679a5dd]
 自身のことについて書いていても意味がないのでそろそろ本題について書いていくこととする。

と、ここで今回のことについて説明する前にマシンやプログラムが出来るまでのことを説明しておく。(ただし、写真を撮っておくことを忘れたため。文章のみである。)

***まず始めに、 [#q0ccc733]

 この課題を発表されたとき我々の班では数パターンの攻略方法が考えだされた。まず大まかなくくりとして

⑴ロボットを間の棒を越えさせ箱を運ぶ
#ref(2012b/Member/ARomeo/Mission2/r-1.png,40%,1の図)

--メリット
---二台の連携が必要なく単独で行動するため片方の動きが失敗しても他方に影響が出ない。
---同一プログラムを利用出来、プログラムの改編が楽に済む。
---連携を行わないことによりスピードが上がり、早く終わらせることが出来る。

--デメリット
---そもそも棒を越えることが技術的に難しい。
---棒を越える際に段差であるため、箱を落とす可能性がある。
---ロボットそのものの横転が考えられる。

⑵ロボットが棒のところで箱を受け渡す、あるいは置いて交換
#ref(2012b/Member/ARomeo/Mission2/r-2.png,40%,2の図)
#ref(2012b/Member/ARomeo/Mission2/r-3.png,40%,2の図)

--メリット
---安定した運搬が出来る可能性が高い。
---マシンの作製が比較的容易である。
---ロボットの行動範囲がそれぞれの紙の上に限られるためにしきい値等の変更がほとんどない。

--デメリット
---時間がかかる可能性が高い。
---二台が連携して運ぶためどちらかにエラーが起こることで全体として失敗になリうる危険性が高い。
---同一のプログラムを使用出来ないので二つのプログラムが必要となる。

の二つを考えた。速度やプログラムを考えると1の方が良さそうなので、最初棒を乗り越える方法を考えた。

***1を実現させるためには・・・ [#p4a2cdd2]

 まず、棒を乗り越える方法を考えなければならない。そこで大事なのはタイヤ部分である。
-車のバギーのようなタイヤと車体のそこ部分の間隔を空け本体下に大きな空間のゆとりをもうける。
-戦車のようなキャタピラを利用し棒を乗り越える。
-いっそタイヤではなく足を作り乗り越える。

の三つを考えたのだが、1つ目は空間を開けたとしても前輪が棒を越えられる装置とはならない。二つ目はキャタピラは多少の段差ならばやすやすと越えるだろうが棒の高さはきついものがある。三つ目は一番現実的に棒の高さを超えられそうであるがそれでも車体を支えるほどの足となると大きくなるし持ち上げるには大きなパワーが必要となるため不可。それぞれの理由により実現は困難でないかと考えられた。

 そこで次に考えたのは橋を架けることである。イメージとしては通る部分に緩やかな傾斜を持つ橋をかけることである。これを行えれば通常のタイヤでも移動出来るのではないかと考えた。

 しかし、これにも問題点があった。それは以下の通りである。

-橋自体が滑ってしまい動く。
-橋が必ずしもまっすぐに架かるとは限らない。
-橋を造るのには多くの部品が必要なので本体に使える部品が足りなくなってしまうため厳しい。

以上の理由から棒を乗り越えることは断念した。

***コースとマシンの構造を考える。 [#l04ffea0]

 前述した通り棒を乗り越えることを諦めたため棒のところで箱を受け渡しをしなければならなくなった。

 箱を受け渡すやり方は先に張った画像を参照していただければと思うがABの二つのパターンが思い浮かぶ。

⑴パターンA
#ref(2012b/Member/ARomeo/Mission2/r-2.png,40%,2の図)

+メリット
--位置を認識させやすくその点に置いてプログラム的には楽
--安定的に箱を運べる。
+デメリット
--同時に箱を交換することが出来ないので時間がかかる。
--二台の機体を同じプログラムで行うことが出来ない。

⑵パターンB
#ref(2012b/Member/ARomeo/Mission2/r-3.png,40%,2の図)

+メリット
--ほとんど同じプログラムで行うことが出来る。
--同時に箱を入れ替えることが出来るので素早く交換が出来る。
+デメリット
--位置を認識させるのが難しく交換が難しい。
--安定的な交換が難しい。

 これら二つを比べて考えたとき同じプログラムを使用出来る点でパターンBというのが魅力的に感じた。従って、パターンBを中心にかんがえていくことになった。

**ロボットについて [#i62047d9]
 いよいよロボットを作り始める算段が着いたと言えよう。そこで今回のロボットの構造を部分的に説明をはじめていくことにしよう。

(ロボットについて前回課題をお読みになっていただいた方にはお分かりであろうがレゴを使用して作っている。)

 最終的な形は(&color(red,white){写真掲載は後ほど行う};)

となっており二台とも同型である。(多少パーツの関係上異なる部品を使っている部分もある)

***第一段階!=土台作り [#s991ee26]
 まず何を作るにしても土台というものが必要である。

 ロボットで言う土台はアームやタイヤなどを支える中心部分のことを指していて形の基礎となる。

 このロボットの土台作りも時間を多分に要した。というのもアーム部分に二つのモーターを出来れば使いたかったのでモーターを一つでタイヤの両輪をうまく駆動出来ないかと思ったからである。

 タイヤをモーター一つで駆動させるのは技術的には不可能ではないことが実際にやってみて分かった。構造は説明書の最後の方に少し乗っていたし、部品的にも出来そうであったので作ってみた。しかしそこで新たに大きな問題があることに気がついたのである。問題というのは前進することは容易で全く問題がないのだが、代わりにバックに大きな欠点が生じるのであった。その欠点というのは、構造的にモーター一つで動かすために回転用に片側の車輪用ギアにつっかえを付けてあるのだ。そのつっかえによって回転することが出来るのだが逆にまっすぐ後ろに下がるのが出来なくなってしまう構造になっていたのである。

 これではプロクラムを考えるときに苦労する可能性が高いと思い、モーターを一つでのタイヤの回転はやめることにした。

 この時点で一つ気づかされたこととして複雑な構造というのは利点も大きいがその分どこかに大きな欠点を持ちやすいということが分かった。それを含めて次はなるべくシンプルなものに使用という気運が高まったのでもう、最初に戻って一番基礎の形にしようという案に乗っかり簡単な構造を作った。作製した土台は説明書の始めに書いてある最もシンプルなもので下の写真のものと同様である。
#ref(2012b/Member/ARomeo/Mission2/ris-sample.jpg,50%,2の図)

***第二段階!=アーム作り [#e15154fd]
 本課題において最も大切なことは箱を運ぶことであり、箱を運ぶためにはアームが必要となる。

 最初、箱を積み上げることを前提として考えていたので箱を積み上げるために箱を上げる機構を考えた。使用するギヤはギアとテクニックギアラックを考えていた。(↓↓↓テクニックギアラック↓↓↓)
#ref(2012b/Member/ARomeo/Mission2/r-4.gif,50%,2の図)

 しかし、持ち上げるためには箱をきれいに整え隙間を減らした状態でなければ持ち上がらないということが判明した。そのためには多くの部品が必要となるし、多くの部品をアーム部分に使用すると前部の重量がどうしても重くなって不安定になってしまう。

 それらのことを考え、箱の積み上げは諦めることにした。

 箱の積み上げを諦めたのでただ単に持ち上げればいいということになった。段差を越えるにはどうすればいいかそれが課題となった。

 まず始めに考えたのが後にR3の「板前」と同じ構造である。(細部は違うが同じ形態)
#ref(2012b/Member/maji/Mission2/DSC_0179.jpg,10%,2の図)

 しかしこれにも問題点があって、重さが変わったりするとうまく持ち上がらなかったり、そもそものアーム部分が重く本体とのバランスが悪くなったりと様々な問題があったので、R2のチームに近い形状へと変化した。
#ref(2012b/Member/KARINA/Mission2/b1.jpg,10%,2の図)

 R2と異なる点は彼らはゴムを利用してアームを回転させていたが、それでは回転力や抑える力が弱いと思ったのでそうではなくギアとモーターを直接あて、回転させ安定性を求めた。

 ここでも、思いがけない点で苦戦した。その苦戦した点というのはモーターがギアをまわすとき大きな力が入るのだが本来であれば回転によってうまく消費される。しかし箱をとどめるために力を無理に入れ続けることになりモーターとギアの間に強い負担がかかってしまうようになってしまった。それを解消するため、振動を最小限にするための固定に多くの部品を使い固定した。

***最後! [#xff13a6d]
 そのようにしてマシンが完成した。

それがこちらだ!(naotoxu付き)
#ref(2012b/Member/ARomeo/Mission2/DSCN0260.JPG,10%,2の図)

**プログラム [#e6fa8e83]
プログラムに関しては大部分をnaotoxuに依託していたのでそちらを参照していただきたい。(リンクを張っておく)

http://yakushi.shinshu-u.ac.jp/robotics/?2012b%2FMember%2Fnaotoxu%2FMission2

**結果 [#w2abbf8d]
結果としては散々なものとなってしまった。

課題内容でもある箱を運ぶという動作はうまくいかずそれどころか箱を掴むことさえ苦労してしまった。

しかし、芸術面を表すという新しい面を発見した。ロボットがダンスのような動きを見せ、周囲の笑いを誘ったのである。

とは言っても失敗は失敗であり、当然評価も低くなり最下位となってしまった。もう少し時間を作って制作が出来たならば異なる結果が得られたかもしれないだろう。

**まとめ [#t2b78519]
結果からいくならば全くダメであったのだが、その分いろいろなことを得ることが出来たと考えることが出来る。

例えば、成功していたならば気づかなかったであろう車輪の固定の甘さや、アームの動きの悪さ。それと準備不足の我々の甘さもかなり自覚することが出来た。

次回といってもロボティクスはもうこれでおしまいな訳だがまだまだこの経験を活かす場というのはこれからもあるであろうから次回につなげていきたいと思う。

**感想 [#c858af53]
レゴは幼少からやってきてはいたがロボットとして、動く物体として、作るということは初めてだったので耐久性やサイズ、重量といった様々な制限がうまれとてもやりずらかった。また、パーツにも制限があるのでその限られた部品を以下に使うかという点が大いに求められた気がする。

以前、東工大において行ったロボット制作はレゴではなく鉄や木材などを使用しロボットによる寸劇を行うといった物だった。そのときは材料の制限はほとんどなくこの苦しみはなかった。また動かすのもpc制御ではなくスイッチやコントローラーを使用していたたためプログラムということをあまり考えなかったのだが今回はそうも行かないので苦しんだ。

そのような意味でロボット作りは初めてではないものの感覚的には初めて同然であった。

結果的には失敗ではあったものの得られたものは多くあったし、何よりも楽しい時間であった。普段、授業というのは聞いて理解することであるが、この授業は聴くこともあるがそれよりもどう考えるか実践出来るかということをしなければならない。この考えるというのはとても楽しいことであった。

最後に、私はこの授業をとって良かったと感じるが、実際には理学部生である私にとっては縁の薄い授業であることは間違いない。だからこそ、ここで学んだことをどう活かせるのかそれを見つけていかなければと感じてしまう。

**最後に [#a1a2cc14]
写真を撮るのを忘れていたので他班のをいろいろと利用させてもらった。


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