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ジャンク奇行。 ときどき ラクガキ。

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ロボトレース2015

2015-11-23 23:11:05 | ロボコン
 こんばんはヌキヲです。
今日は先日行われた全日本マイクロマウス大会に参加してきたので報告します。

ヌキヲさんは四度目の出走となり、出走回数だけで見ればすでにベテランの域に。
結果だけ見るといまだ中堅を抜け出せずもがいてる感じです。

robotrace2015


その結果ですが、なんとか三走とも完走しました!
順位は 47位 とちょうど半分くらいですね。
加減速走行がようやく形になったのでうれしくて仕方ないです。
前回は探索走行のみの完走だったので、少しは成長したのかな?

大会の趣旨的には、ジャイロで姿勢制御をして高速で走るより、
コース記憶をして加減速走行に取り組んでもらい、そのアルゴリズムで競ってもらいたい・・・
という思惑があると聞いたことがあります。

なので審査員の先生に
「コーナーの手前でちゃんと減速していて、
 加減速走行をしている素晴らしいロボットです。」
と講評をいただけたのは思いがけずとてもうれしかったです。



こちらの動画は練習コースとして出ていたもので、学生大会と同じコースらしいですね。
大会出走の動画は撮れてないので練習コースの動画でお茶を濁します。

最速 2000mm/s、最低 800mm/s という設定です。
が、ワケあって(後述)加速度が出せずに、非常にゆっくり加速しています。
まぁそれっぽい走行ができたので現時点では満足しています。




では恒例、マシンの解説行きたいと思います。

machine_2014


昨年、スーパーネタマシンとして、
大径なタイヤでの四輪アッカーマンステアリングマシンを設計したわけですが、
やはり R10 はきついものがありました。

machine_2015_01


そこで一度前輪ステアリングを捨て、後輪のみのシステムを組みました。
ロボトレ進捗。の辺りの9月頃でしたでしょうか。

しかし、この時は駆動輪のプログラムにバグがあり、まともに走りませんでした。
そこに気付かず、センサステアを付ける方向に改造してしまったのですね。
今のプログラムなら、センサステアのない状態でもまぁまぁ走る気がするのですが(未検証。

machine_2015_02


そして出来上がったのが今年のマシンでございます。
またしてもネタ的なステアリングで、
おなじみダイセンのロボサイトモータがデンっと突っ立ってるだけでございます。

何人かに「前のサーボはどうしているの?」と聞かれたので解説しておくと、
DCギヤドモータとポテンションメータを組み合わせてクローズドループを組んだ
いわゆる 俺サーボ と言われる部類のものです。

シャフトを D カット状にやすりで削り、ALPS RDC506 (軸穴が4φのやつ) を通しています。
今回面白いのは軸をロボット本体に固定し、モータ側を動かしていることです。
ポテンションとギヤボックスの固定は舜着のみというアホ設計でしたが壊れることはありませんでした。
→後日のロボフェスタで壊れました。

steer


それよりも、
「ステアリングがコアドモータだと、トルクも応答速度も足りなくて大変じゃない?」
と、某ア○キと某ブ○ザーに別々に同じ意見をもらいました。
ごもっとも。

事実、試走会ではトルクが足らず、プルプル発振していました。
こりゃ仕方ないと思い、モータを RC-280SA に交換したところ何とか走るようになった次第です。
ロボサイトモータはギヤ比が選べるので、もっと高いギヤ比にするべきだったと後悔先に立たず。

rear


そして、前にステアリングを載せたのでバッテリーが後ろに来たのですが、
これが最悪なことに、重心が後ろすぎてウィリーをしてしまうようになったのです。
泣く泣く加速度を下げました。先ほど後述するといった原因はこれだったのです。
本番の設定は 500mm/ss というバカみたいなもので、最低でも 4000mm/ss は欲しいところですね。

後で知り合いに、
「前と同じようにクッションとカグスベール貼っとけばウィリーしないんじゃない?」
と言われてはじめてそれに気づくというorz

速度制御のテストで 8000mm/s まで安定して速度制御できることは確認していますので、
現在の速度ではとてももったいないです。
そのスピードを出すとさすがにモータが臭くなってきますが(汗



●足回り。

新しいハブ。という記事で報告した独自開発の駆動輪を搭載しています。
ラジコンのホイール&タイヤの中にギヤシステムが入ってしまうので
とてもスペースが有効活用できます。

その空いたスペースで自作のエンコーダを実装します。
速度と距離を測る、その3 の記事の通り逓倍処理をしています。


自作で作れる光学式エンコーダはせいぜいが 1mm/pulse 程度ですが、
1000mm/s で走行中、これだと 1ms に 1pulse しか来ません。
タイマ割り込みで読んでる場合は、そのほとんどをパルスなしと認識するのです。

そこで 1 スリット 中にあたかも 256pulse あるかのように見せかけるのが逓倍処理です。
実際に超高精度な 1/256 ずつのパルスは出力できないのですが、
同じ 1ms に90°に満たない、もしくは超えることが検出できるとしたらどうでしょう?

処理の内容は、2つのセンサの位相差が90°なことと、
アナログで白黒のスリットを読むと、値が疑似サイン波状になることを利用し、
横軸コサイン、縦軸サインとして持ってくると
アークタンジェントで角度に変換できるというものです。
位相が360°(1スリット)進むとき、角度も360°回転するというわけですね。

今回は力弱いですが 3スリット 構成にして 1回転 768pulse で、
ギヤ比とタイヤの関係から 1mm 当たり 30pulse 程度で製作しました。




●回路

プリント基板は Elecrow さんや FusionPCB さんに外注しています。
面白いことは特にやってません。

マイコンは PIC32MX が最近のお気に入りです。
PPS が PIC24F くらい使いやすかったらなにも文句がないのですけれど(白目
もし、同じマイコンをお使いの方で最適化や mips16 が使いたければ

MPLAB XC32 をクロスビルドした。
MPLAB XC32 v1.33 をビルド

の記事を見ると、幸せになれるかもしれません。
MPLAB X IDE とも統合できます。

ただし、FPU の扱いがどうなってるか未検証です。
私は整数オンリーで浮動小数は一切使っておりません。
PIC32MX2 系統は FPU を持っていないので
もし浮動小数を使うとリセットするなどの現象がある場合は
コンパイルオプションで -msoft-float などとするといいかもしれませんね。


今後でぜひ取り入れたいのは MicroSD と ジャイロですね。
基板スペースとの戦いになりそうです。
あとは USB ブートローダと CDC があれば楽になるかな?



●ソフト

今回最も進歩した部分がソフトです。

今年9月までは、取得したマーカに頼った加減速をしていたのですが、
読み飛ばすとかなり怖いことに。

そこで、マーカーごとに取っていたコースマップを一定距離ごとに変えました。
そうすると左右の駆動輪の回転差でオドメトリ(自己位置推定)が取れますね。
そこにマーカーの有無をしるしとして加えてグラフにすることができました。

course01 course01c


視覚的にわかるようになったので、今回アルゴリズム考案の参考としてかなり役立ちました。
先ほどの回転差から曲率が求められます。
また曲率の前後を比較して曲率の変化率も出せます。
これらをもとにしてマーカー補正まで実装することができました。

左が補正前、右が補正後です。カーブ中にマーカーが余計に多くなってしまいますが、
カーブ中にする加速は大したことないのでスルーしました。
また、クロスラインを捨てることにも成功しました。

参考までに大会コースを書いてみるとこんな感じに。

course02 course02c


グラフの描画に使用しているのは Ruby + gnuplot です。
作画には座標の配列を入れるだけなのでとてもすっきり書けます。
これに撮ったログのデータをかませて簡易シミュレータとしました。

一定距離毎の記録はワリと簡単なのですが、再生が悩みますよね?
今回私は、二走目の走行前に一走目で取ったログから
マーカー毎のマップを作ることで解決しました。
マーカー補正もその際に行っています。
走行中はマーカーを一走目マップから、
区間速度と距離をマーカー毎のマップからもらって走ります。




●マインド

今年は某ロボット研究会に参加したり、Twitter でフォロワーさんが増え、
会場やマウスパーティでオフ会をすることができました。
いろいろな方とロボットについて語り合えたのでとてもうれしかったです。
それまではかなりのボッチ参加でしたので。
こんなにリア充で呪われたりしないかな?(笑

まだまだ上位にも行ってみたいですし、そのうちマウスの方もやりたいです。
そして、なによりの目標は生徒を連れてくることですね!
ということで、これからもよろしくお願いします。
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