マイロボット「BLACK TIGER NEO 」の製作 Part 8

自律バトル能力UPのために3.3V電源ボードを製作して搭載できるPSDセンサー数を増やし、さらに小型超音波センサーを搭載するなどしてきたが、「NEO」の自律バトルシステムは、PSDセンサーと小型超音波センサーを組み合わせたハイブリッドセンサーシステムにより一応の完成を見た。これらのknowhowを生かしつつ、より高性能な自律バトルシステムの構築を目指す。

１．オーバーホール（overhaul）の実施

「BLACKTIGER NEO」は2006年12月に立ち上げて2007、2008、2009年7月まで2年半使用してきた。2009年1月ごろから、全体的なガタつき、ハンチングが目立つようになってきて、状態が徐々に悪化してきた。移動モーション（特に前進と後退のモーション）が不安定になり、カーペット上などでは引っかかり転倒しやすくなった。

サーボの修理は個別には行ってきたが、全サーボのオーバーホールはしていないので、2009年7月サーボ21個をすべてオーバーホールをすることとした。オーバーホールによりサーボ21個すべてのギヤを交換した。

サーボは2年ぐらいでオーバーホールが必要であり、サーボのメンテナンスが重要なことが分かった。

２．再構築の考え方

オーバーホールを済ませたサーボ、パーツにより従来の自律システムを搭載した「NEO」を再構築することとした（従来の「NEO」のknowhowを生かす、「ZETA」では再現不可）。

また、「NEO」のオーバーホール前後に得られた知見（PSDセンサー誤作動防止のための超音波センサー優位のセンサールール使用、自律動作中の低速シリアルによる無線操縦による危機回避：セミ自律バトルシステムなど）を応用すると共に、再構築に伴い、腕を最大（120％）まで伸ばす、広角タイプ超音波センサーの使用などの改良を行う。

さらに、センサーボード、電源ボードなどの効率的な収納のため、KHR-3HVバックパックの採用も検討する。

３．NEOの再構築

（１）KHR-3HVバックパック搭載

KHR-3HVのバックパックを取り付けて、RCB-3HVを右側にMANOIセンサーボードを左側に設置。その間にセンサー用補助電源ボードを設置予定。従来のボードカバーより補助電源ボードの設置場所少し狭いので、補助電源ボードを小さくする必要あり。また、ピッチ軸のジャイロセンサーを補助電源ボードに取り付けていたが、これも設置場所がない。ピッチ軸のジャイロセンサーは、ロール軸のジャイロセンサー、加速度センサーと共に、胴体内に設置したい。

バックパックの「NEO」への搭載では、電源ハーネスやサーボ延長コードのメス側を取り付けるトップパネルは取り付けない。その開いた窓から腕からの配線を入れるとRCB-３HVへの接続が容易となる。構造的にも全く問題ない。ただ、アンテナをどこに取り付けようか適当な場所が見つからない？

センサー以外のサーボの配線を再構成。トリムの調整後、ホームポジション、スタートアップモーションの動作を確認。無線受信器を取り付けて無線操縦での動作を確認。再構成の第1段階を終了。

「BLACK TIGER NEO」バックパックセットA搭載 2009.9　

（２）ジャイロセンサー、加速度センサーの設置

ジャイロセンサー（ピッチ軸とロール軸）及び加速度センサーを機体内部（R-Blueでは電池収納場所）に従来どおり、加速度センサーとジャイロ（ロール軸）を重ねて、電点スイッチの上に両面テープで固定。従来はバックボードの補助電源ボードの下部に設置してあったジャイロセンサー（ピッチ軸）を同じく機体の内部に両面テープで設置。電源を入れて動作を確認。

（３）自律バトル用のセンサーの設置

自律バトル用のPSDセンサー、超音波センサーの設置。超音波センサーの配線のホットボンドがはがれていたので補修して固めた。従来の場所に再設置。また、加速度センサーは従来、胴体内に設置していたが、バックパックの下部に配線も短くてすみコネクタの状況の把握も容易で絶好の場所があり、そこに設置した。センサーの動作を確認。

（４）機体の改良

胴体ヨー軸を旋回させたときのコードがひっかかるので、後の下部のサーボカバーの取り付けのための0.5cmの台付きネジを１cmのものに交換してコードがとおる空間を広げた。幾分旋回が容易になった。また、手先を取り付けている台付きネジを1cmのものから1.5cmに交換して腕を長くした。座るとちょうど地面に着くか着かない位の長さになった。これで再構築が完了。

これで、「BLACK TIGER NEO」のサーボオーバーホール後の再構築が完了した。

「BLACK TIGER NEO」オーバーホール後再構築・バックパックセットA搭載 2009.9　

４．バスタブソール大装着

第17回ROBO-ONE規格に合致するように「BLACK TIGER NEO」の脚の長さを長くした結果、「バスタブロール大」が使用できることが分かったので足裏を「バスタブソール大」に交換した。今までのバスタブソール小にラージソールを取り付けたものと比べて前後は若干短くなったが、横幅が長くなった。2010.5.22 第4回ROBO-ONE SOCCERに「関東支部」メンバーとして「ナガレブラックタイガー（BLACK TIGER NEO）で参加した。足裏は滑り止めは装着しないで滑り足とした。

「BLACK TIGER NEO」バスタブソール大装着　2010.5　

（自作機体：Open Class 機：自律バトル機能搭載）

５．自律バトルシステムの再構成

「BLACK TIGER NEO」の自律バトルシステムの再構成を行うこととした。「BLACK TIGER NEO」の自律バトルシステムの経過は以下のとおり。

当初はPSDセンサー4個（前後左右）配置していたが、45°間隔で8方向をカバーすべく、PSDセンサーを8個に増設することを試みた。MANOIセンサーボードのセンサーへの電流は最大750ｍAで、1個当たり150ｍAが必要なPSDセンサーは5個接続が限界であった。そのため、3.3Vの補助電源ボードを搭載することにより、PSDセンサーを8個に増設できた。

その後、自律バトルのセンシングをより確かなものとするために、超音波センサーを前後左右4個搭載して、ハイブリッドセンサーシステムとした。センシング感度は確実に上がったが、必ずしも期待したレベルに達していない。

特に、前後に2個ずつPSDセンサーを搭載しているが、PSDセンサーによる検出感度が必ずしも顕著に上がっていない。PSDセンサーは当初の前後1個ずつの方が目標の検出感度が良かった感がある。PSDセンサーを同方向に近づけて2個設置すると干渉して感度が低下する懸念がある。

（１）センサーの配置とセンサーボードチャンネル配置

今回はPSD前後左右各1個の4個、超音波センサー前後左右各1個の4個のシンプルなハイブリッドセンサーシステムとした。このシステムでは、PSDセンサーが1個150mAｘ４個で600mA、超音波センサーが1個2mAｘ4個で8mA、あと3軸加速度センサーHRP105が7mAで、合計615mAとなり、補助電源ボードなしでMANOIセンサーボードのみで十分に対応可能である。また、配線が単純になりトラブルも減少する。さらに、センサー数が少なくなりセンシングの効率アップも期待できる。

前後のPSDセンサーと超音波センサーの搭載位置を変えて配線した。センサーボードには、超音波センサーを正面左から11、前面12、右13、後14、PSDセンサーを正面左から28、前面29、右30、後31、3軸加速度センサーを32に接続し、PSDセンサー及び超音波センサーのセンシングを確認した。センサーの機体上の配置は新BLACK TIGER NEO センサー配置図 にまとめた。

（２）PSDセンサー誤作動防止カバー設置

PSDセンサー4個に誤作動防止のために上部に黒ビニールテープと両面テープでカバーを取り付けた。これで照明による誤作動が防止できる。

（３）センサールールの作成

PSDとUSS（小型超音波センサー）のハイブリッドシステムで、状況１スタート、状況２戦術1、状況３戦術2とした。状況１で自律システムを手かざしで自律動作開始、状況２と状況３の間をジャンプさせながら自律バトルを行う。状況２と状況３の戦術（攻撃モーション、退避モーションなど）はできるだけ異なるように設計した。また、各状況では、転倒、近接、中接、捕捉、探索の順にセンシングを行う。

１）PSD優先センシングルール
PSDセンサーが近接、中接、捕捉とらせん状にセンシングを行い、次いでUSSが近接、中接、捕捉をらせん状にセンシングを行い、最後にPSDが探索を行う。

２）USS優先センシングルール
USSセンサーが近接、中接、捕捉とらせん状にセンシングを行い、次いでPSDが近接、中接、捕捉をらせん状にセンシングを行い、最後にPSDが探索を行う。

PSD優先とUSS優先のどちらを使用するかは会場の状況で判断する。

（４）モーションの修正

PSDとUSSのハイブリッドセンサーシステムで、PSD優先とUSS優先のセンサールールの最終動作をチェックしところ、左右横移動の不調が判明したので、左右横移動モーションをチェックし、最新の左右横移動モーションに置き換えた。他の移動モーションは特段の問題なし。これで自律バトルハイブリッドシステムの再構成が完了。

「BLACK TIGER NEO」自律バトルシステム再構成　2011.3　

（自作機体：Open Class 機：自律バトル機能搭載）

（５）再構成自律バトルシステムの検証

ROBOT JAPAN 1stに参加し、再構成自律バトルシステムの検証を行った。ROBOT JAPAN 1stはロボットダンス部門、ロボット一発芸部門、二足歩行ロボット格闘競技部門（フライ級2kg以下、バンタム級3kg以下）が行われた。今回は、ロボット一発芸部門と二足歩行ロボット格闘競技部門（バンタム級3kg以下）にエントリーしたが、すべて自律動作とした。

今回の会場は、自律動作の障害になる照明（特にフィラメント系の照明はPSDセンサーが誤作動しやすくなる）が前方左右と上方に設置されていた。さらに上部には加えて赤いライト、これもPSDセンサーの誤作動の原因となる。

今回は事前に照明の影響を考慮して超音波センサーによるセンシングをPSDセンサーよりも優先したプログラムを使用して対策を講じた。さらに上部照明については、PSDセンサーの上部にカバーを取り付けて対策を講じてあった。一方、前方の照明は防ぎ様がなかったが、自律動作の時には照明を落とすご配慮をいただいた。

１）自律バトル

二足歩行ロボット格闘競技部門バンタム級は1回戦クロムキッドと対戦したが、クロムキッドのギヤかけで不戦勝。運よく二回戦に進出。ルカヌス(優勝機）に3ノックダウンで完敗。

２）自律動作デモ

再構成したハイブリッドセンサーシステムの自律動作の検証に一発芸にエントリーした。一発芸の内容はステージ上に配置した4本のカバーを取り付けたペットボトルを自律で倒すこと。

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