新型４脚ロボットの製作 Part 1 「BT-L44」
「BT-L5」,「BT-L15」で変則５脚ロボットの動作が実証されたので、ハイパワーのサーボを使用してより多くの機能を搭載可能とする新型変則５脚ロボット「BT-L45」を製作した。「BT-L45」の運動性は当初想定したとおりの性能を発揮し、第6回KHRアニバーサリー多脚ロボットコンテストで優勝を果たした。また、ロボでサバゲの装備をフル搭載しても運動性に特段の問題はなく動作している。
一方、多脚ロボット用の障害物コースの踏破については、大型の機体では運動性が不足することが明らかとなった。そのため、運動性の優れた新小型多脚機を製作することとした。
１．新型４脚ロボット「BT-L44」製作の基本的な考え方
（１）「BT-L45」の小型機を想定し4脚機体を設計、跳躍可能で4方向に高速移動する小型4脚機
（２）基本フレームはSC-4000BF（BT-NEOに使用していた部品）
（３）1脚3軸で12軸。
（４）サーボはKRS-4013HV
（５）脚は高速移動が可能な長脚構造
（６）バックパックはKHR-3HVを使用
（７）製作の手順：@1脚を組み立てフレームに取り付けで動作の検証を行う。A全体の部品の調達
２．新型4脚機体「BT-L44」の構造検証
「BT-L44」の構造の検証を行うことし、部分的な組み立てをすることした。
（１）胴体部分の作成
SC-4000BFをベースにすることし、片側に2個サーボを配置した。また、KHR−３HVのバックパックを取り付けることし、位置はほぼ中央とした（中央でなければサーボの可動できない）。
（２）１脚分の作成
1脚3軸として、ジャンクパーツで足を長くした。足が長いと重心が高くなるが、曲げた状態ではほどほどか？とりあえずは長めにしておく。足が長さはモーションを作成しながら調整する。構造的にはこれで組み立てられそうで動作も可能な模様。尻尾を取り付けるかは動作をさせて不安定ならば検討する。とりあえず４脚構造で製作を開始したい。
（３）足先の製作
ROBOSPOTでジャンクパーツの中央部分を折り曲げて強度を高めた。
（４）「BT-L44」構造の検証終了
「BT-L44」の構造による運動性の検証できたので、「BT-L44仕様」 に基づき、必要な部品を発注した。
３．機体の製作
（１）新型4脚機体「BT-L44」の総部品
（２）組み立て
機体を組み立てた。足が少し華奢な出来であるがとりあえず当初の想定どおり機体となった。あとは配線。
（３）配線
「BT-L44 Channel配置」 のとおり、配線が完了。電池も機体中に収納が可能でコンパクトな機体となった。
４．モーションの作成
（１）ホームポジション、トリムの調整、スタートアップモーション、右旋回H、左旋回Hを作成した。
（２）HP左右⇒HP前後、HP前後⇒HP左右、前進H、後退H、右横H、左横Hを作成した。
（３）前進J
サーボの破損を防ぐため、布団の上でモーションを検証しながら作成。ふとん上でうまく動作するモーション前進JFDを完成。ところがボード上ではスリップしてうまく動作しない。もっと工夫が必要。とりあえずここまで。
（４）前転
前向きに倒れて、裏返しになり、さらに反対向きになり、起き上がる基本モーション「前転」を作成。電池の位置で起上りができないことがわかり、不要のポジションを除いてモーション「前転A」を作成。さらにspeedを短くして「前転B」を完成。
前転モーションは転倒からの起上りモーションも含まれることから、転倒からの起上りも確認しながら、モーション作成を行った。横向けに転倒した場合、裏返しになった場合など、すべて起上りができることを確認した。胴体にヨー軸がない４脚機体で起上りができたのは、脚の長さを長くしたことが大きい。
（５）前進J再検討
「BT-L45」の前進Jモーションを検討。ストレッチは60、@スピード20、前足は後方で着地、後足は上方に曲げて着地せず、Aスピード10、前足は@と同じ後方にあるが横に開いて着地せず、後足は着地している、Bスピード20、前足はAと同じく横に開いたまま、前方へ出す、後足は真直ぐ後方下へ伸ばして着地、@ABを繰り返す。
これを参考にしてポジション3個@AB、スピードは同じに設定してモーションを作成した。第一歩で機体が起き上るので、導入としてABのポジションを追加したところ、起上りが抑制されてスムースに前進するようになった。基本モーションが出来たのであとは改良。
５．機体の改良
（１）足先の変更
登坂時の脚のグリップを安定化させるため、脚の先のアームを逆向きに取り付けた。
グリップが安定した。また、脚の長さが短くなったが脚の強度がアップした。
（２）胴体下部にWebカメラ取り付けるために、カメラの上部にマジックテープを取り付けた。
６．モーションの現状
「BLACK TIGER L44」のモーションの現状は以下の動画のとおり。これは第３回KONDOランド競技会後にROBOSPOTのタイルカーペット上で撮影したもの。まだまだ当初考えた機能が発揮できていない。
７．HEADの取り付け
（１）HEADの取り付け
機体の前後を分かりやくするためにHEADを取り付けることとした。後部のネジ穴にアームを取り付けて、LED HEADの取り付け台を設置した。これで「BLACK TIGER」のLED Headが取り付け可能となった。ただ、起上りなどのモーションに支障がないかは要検討。
（２）機体の前後入れ替え
HEADを取り付けたが、HEADを取り付けられる側が機体の後方であったので、モーションがそのまま使用できるように、脚を除く機体の前後を入れ替えた。また、再配線を行ったが、入れ替え前よりも上手く配線が収まった。
「BLACK TIGER L44」 脚の改修とHEAD搭載 2011.5
（新型４脚機体：12軸）
８．新プロポ配置
（１）モーションのプロポ配置の変更
操縦がスムースに行えるように、プロポ配置を全面的に見直した。
MP(M姿勢）をメインモーションとしてShift0に配置、HP（H姿勢）はサブモーションとしてShift1に配置。
脚のスタートポジションが前後方向のモーションをメインとして左に、左右方向のモーションをサブとして右に配置。
脚のスタートポジションの変更は左では右斜め上（左⇒前後）、右では左斜め上（前後⇒左右）に配置(前後の時に前後を押したらどうなるか要チェック）。
起上り、前転などは、誤作動防止のため、Shift３，４キーのみに配置。
Shift 0、左に前後MPを配置、右に左右MPを配置
Shift 1、左に前後HPを配置、右に左右HPを配置
Shift 2、右に終了モーション配置（下はHP上はMP）
Shift 3,4、キーのみに起上り、前転モーションを配置
（２）新プロポ配置用のモーションの製作
モーションを新プロポ配置に設定した。これにと伴って必要な、前後M姿勢での左右横M微移動モーションと左右M微旋回モーション、左右M姿勢での前後M微移動モーションを作成。これでスムースなモーション移動が可能になり、機動力がUpする。ただし操縦が問題。あとは懸案のモーション作成。
（３）モーション改良
モーションの改良を実施、。第4回KONDO LANDの競技前のモーションチェックビデオ
（４）第4回KONDO LAND障害物レース(7/17/2011)における実地試験
第4回KONDOランドに参加した機体は、出走順に、１）ベンゼン（多摩科研ロボ班）、２）Tictac5（網野）、３）BLACK TIGER L44、４）ガルタン（くまま）、５）コロン（吉田ファミリア）、６）魅惑の多脚くん（高橋）、７）カブトン（神谷）、８）ゴルドグリフォン（もりけん）、とびいり９）レクシス（タカハシ）の９機。ほとんどが４脚または６脚。
各機2回のトライアルが行われた。優勝はTictac5、完走2分1秒。Tictac5は2回のトライアルをいずれも完走した。2位はガルタンと魅惑の多脚くんの2機。魅惑の多脚くんはマジックウオールの停止に初めて成功した。
第３回からマジックウオールの移動体の上部のスイッチが取り付けられ、これを押すと移動体が止まるようになっていた。今回はこのマジックウオールのスイッチを押して動きを止める機体があった。６）魅惑の多脚くん（高橋）、７）カブトン（神谷）の２機、いずれもマジックウオールを停止させることに成功した。
「BLACK TIGER L44」は、モータンハウスまでクリヤして5位。2回のトライアルに加えて3回目もチャレンジした。以下は3回の動画。
1回目は、ガッタンシーソーを難なくクリーヤしたが、マジックウオール突破にてこずった。前進姿勢は横から押されると弱い。BT-L44のパワーを出し切っていない。モータンハウスはモーションはうまい誘導で突破。これはモーションの改良で問題なし。グラグラブリッジは既成のモーションでは現在のところ対応不可。橋に挟まって落下できなかった。落下しないとぐるぐる海峡の手前から再度スタートとのことで、ここはゲートスイッチを難なくプッシュしてオープン。ぐるぐる海峡は突破できそうでできなかった。結果はモータンハウスのクリヤまで。もう1息。突破すれば逆行ストリートはクリヤできることを確認済み。
2回目は、ガッタンシーソーを難なくクリーヤしたが、やはりマジックウオール突破にてこずった。モータンハウスでは転倒して落下。起上りモーションがうまく動作せず。やわらかい床を脱出できずタイムアップ。
3回目は、ガッタンシーソーを難なくクリーヤしたが、やはりマジックウオール突破にてこずった。モータンハウスも難なくクリヤ。旋回角度も丁度よい。グラグラブリッジは引っかかることなく落下に成功。ただ、やはりぐるぐる海峡では起き上がれない。また、足が平行になると転倒しやすい。ここでタイムアップ。
第4回KONDO LAND障害物レース(7/17/2011)の反省と「BLACK TIGER L44」の改良
@機体モーションの調整はうまくいったが、やはり操縦が上手いっていない。⇒プロポに慣れるのみ。
A起上りモーションが完全でなく、床の状況で起き上がれないことが多々あり。⇒床と接する部分に滑り止めを貼り付けた。
B4脚は脚が平行になったときに転倒しやすい。⇒操縦の工夫で転倒を避ける。
C転倒しても裏向きに移動できるモーションを検討する必要がある。⇒裏向きモーションは今後検討。
Dプロポの押し間違えで歩行モーションが再生してしまった。⇒不要のモーションは動作しないようにした。
E頭部がグラグラするので、メタルフリーホーンを利用した堅固な固定法に変更した。
F充電池固定用のふたをアルミフレームからワンタッチテープに変更した。電池の交換も容易になった。
Gすべてのモーションの動作を確認した。
９．KONDO LANDでの性能評価
（１）第5回KONDOランド障害物レース（2012.1.8）に参加し、3回のトライアルをすべて完走して優勝した。KONDO LANDでの優勝は今回がはじめて。アスリート競技用に開発した「BLACK TIGER L44」の性能が証明できた。
参加機体は出走順に@BLACK TIGER L44、A魅惑の多脚ちゃん、Bガルタン、C磯工レスキュー、DごんべいMk-U、ETictac6、Fワニワニ、Gスバイダー・ML-1、Hグリフォンなど4脚と6脚の機体9機。
今回のコースは出張開催とのことで、@がったんシーソー、Aマジックウオール、B逆行ストリート、Cぐるぐる海峡の4か所。
ほとんどの機体がマジックウオールまではクリアできたが、逆行ストリートを通過できなかった。逆行ストリート通過は「BLACK TIGER L44」（3回）、Tictac(1回）のみ。また、完走は「BLACK TIGER L44 」が3回、Tictac６が1回で、「BLACK TIGER L44」は完全制覇して優勝を果たすことができた。
BLACK TIGER L44 1st Race（ペナルティーなしのパーフェクト完走）
BLACK TIGER L44 2nd Race
BLACK TIGER L44 3rd Race
ロボット競技では@機体、Aモーション、B操縦の３つが重要であるが、「BLACK TIGER L44」はKONDO LANDなどアスリート競技を目的に設計した4脚機体で、運動性が高くなるように脚の長さを長くしたもの、機体重量は1436g。
今回の勝因は脚を前後のみに動かすモーション。これは、4脚がすべて等圧に接地するのでがったんシーソーを容易に登坂できること、真直ぐ歩かせやすいこと、スラロームにより方向を変えやすいこと、意外に高速で歩行できることなどが長所。
また、モーションはレースを想定して旋回を小さめ、小さい横移動を作成し、前進はシンプルなモーションとしてスラローム走行もできるようしておいた。この前進モーションは単純であるがために「がったんシーソー」は容易に通過可能。
一方、不得意な操縦であるが、今回は競技の開始前、3回のトライアルの間に十分に時間があり操縦の練習ができたこと、移動モーションを単純な前進モーションに絞ったことなどが勝因と考えられる。記念写真を撮影した。
第5回KONDOランド障害物レースの反省と「BLACK TIGER L44」の改良
@逆行ストリートを通過するのにスピードが不足していた。⇒前進スピードアップ。
A逆行ストリートでのスラロームの角度が大き過ぎる。⇒１/2〜2/3に修正する。
（２）第6回KONDOランド障害物レース(7/21/2012)（ロボスポット）に「BLACK TIGER L44」で参加した。1回目のトライアルの2分15秒(ペナルティ：１）で優勝、第5回に続き2連覇を達成した。2回目のトライアルはマジックウオールで時間を取られて完走一歩手前でタイムアップ。2位はMetalllic Vaio 2012（森永さん）で2分17秒（ペナルティ：２）、3位はダークライガー（もりけんさん）で2分37秒（ペナルティ：５）。
参加機体は出走順に@Metalllic Vaio 2012（森永さん）、Aワニワニ（KENTAさん）、Bガルタン（くままさん）、Cタマカギマッシイーン（多摩科学技術高校ロボット研究部）、D暗黒雷虎ダークライガー（もりけんさん）、ETicTac6.5（網野さん）、Fミルフィー（まつおさん）、G蒼焔ｔｙpe.L01(HERO@無線研）、H魅惑の多脚くーん（タカハシさん）、IBLACK TIGER L44（IKETOMU)の１０機。
今回は、BLACK TIGER L44, Metallic Vaio 2012, 暗黒雷虎ダークライガーの3機が走破した。うちBLACK TIGER L44はモータンハウスで落下することなく、またぐらぐらブリッジも無事通過し、完全走破を達成できた。今回のぐらぐらブリッジは従来より固めであったのが幸いした。
BLACK TIGER L44 1st Run
BLACK TIGER L44 2nd Run
KONDO LAND優勝は今回が2回目でしかも連覇。ロボット競技では@機体、Aモーション、B操縦の３つが重要であるが、BT-L44はKONDO LANDなどアスリート競技を目的に設計した4脚機体で、運動性が高くなるように脚の長さを長くしたもの、機体重量は1436g。また、今回スラロームの旋回を小さめにしてスラロームがスムースにできるようにしておいたので逆行ストリートも無難に走破できた。記念写真を撮影した。
第6回KONDOランド障害物レースの反省と「BLACK TIGER L44」の改良
2回目のトライアルでマジックウオールを通過するのにスピードが不足していた。⇒前進スピードを大幅にアップ。
10．地磁気センサーの搭載
ロボットに搭載してみたいと考えていた地磁気センサーを入手した。「コンパスセンサ RDI-216」（株式会社ジャパンロボテック） を
「MANOIセンサーボード（HRP100)」 に接続して、４脚ロボット「BT-L44」への搭載を試みることとした。なお、「MANOIセンサーボード（HRP100)」への「PSDセンサー」及び「小型超音波センサー」の接続については「MANOIセンサーボード搭載」にまとめた。
（１）「RDI-216」の仕様と「MANOIセンサーボード（HRP100)」の仕様
・16方位をアナログ値で出力する⇒ 「MANOIセンサーボード（HRP100)」にはアナログ値入力可能。
・電源電圧はジャンパーによる３V、５V切り替え式（3.3Vの場合３V側で可）⇒ 「MANOIセンサーボード（HRP100)」のセンサーポート電源出力は3.3Vであり、そのまま接続可能。
（２）「RDI-216」と 「MANOIセンサーボード（HRP100)」との配線
・「RDI-216」のコネクタピン配置は外側から＋、中央がSignal、内側がーとなっている。
・ 「MANOIセンサーボード（HRP100)」のセンサーポートのコネクタピン配置は、内側がSignal、中央が＋、外側がーとなっている。
・「RDI-216」の♀コネクタへの♂コネクタはKONDOのコネクタを使用し、「MANOIセンサーボード（HRP100)」の♂コネクタはシャープのPSDセンサー用のコネクタ（外れにくい）を使用し、配線が合うようにそれぞれコネクタに結線した。「MANOIセンサーボード（HRP100)」のセンサーポートはNo８を使用・接続。
（３）「MANOIセンサーボード（HRP100)」と「RCB-3HV」との配線
・「MANOIセンサーボード（HRP100)」のVCC端子にケーブルを接続してコネクタを赤く色づけ（接続の間違いの防止のため）⇒RCB-3HVのチャンネル端子No24からの♀コネクタ付（赤テープ貼付）ケーブルに接続
・「MANOIセンサーボード（HRP100)」のPC端子にブルーの♀コネクタ付ケーブルを接続⇒これにPCを接続してセンサールールなどの設定を行う
・「MANOIセンサーボード（HRP100)」のRCB端子にケーブルを接続し、コネクタにRCBと記載（RCBからのチャンネル端子（11V）との誤接続を防止のため、誤接続するとセンサーボード破損の危険がある）⇒「RCB-HV」の高速シリアル端子に接続（センサールールに基づくモーションが「RCB-3HV」を通じて再生されるが、センサールールが未設定であり接続しない）
（４）「RDI-216」の動作試験
・「BT-L44」を起動して、「MANOIセンサーボード（HRP100)」及び「RDI-216」 に通電・起動。
・PCの「MANOIセンサーボード（HRP100)」用ソフトを起動して、ポートを選択してセンサーボードに接続。ボードをSTOPして、センサー表示にてセンサーポートNo８に接続した「RDI-216」の動作を確認。
・磁石で方位を確認して、「RDI-216」の方向を変えて、出力の変化を検出することができることを確認した。
これで「RDI-216」が「MANOIセンサーボード（HRP100)」と接続して動作可能であることを確認した。一方、方位磁針はサーボ真上でサーボの磁力の影響を受けることが判明したので、設置場所での「RDI-216」に及ぼすサーボの磁力の影響を検討することが必要。
（５）「RDI-216」の各方位における出力の測定
方位磁針で方向を確認して、各方位での出力をMANOI Sensor Board Editorのセンサー表示にて読み取った。実測値は中心値と最小〜最大値を測定し、センサールールへの設定値を確定した。「RDI-216出力調査票」 にまとめた。
（６）地磁気センサールールの考え方
１）16方位のルールから、センサー出力に応じ、動作開始の初期値の方向を認識し、方位の確定を行う。各16方位へのステージにジャンプ。
２）16方位各ステージでは、初期の方向からのずれのみを認識するルーチンに入る。
@同方向であれば、旋回なしで、前進（1サイクル）。その後、自動スキャン。
A方向がずれていれば、ずれた角度分旋回（1/16:＋22.5°または−22.5°の旋回モーションを1単位として角度分を繰り返す）して、同方向へ戻す。その後、自動スキャン。
これを繰り返すルーチン（ループ）となる。
ビーチフラッグ用のセンサールールでは、
１）16方位のルールから、センサー出力に応じ、180°反対の方位のステージにジャンプ。
２）以降は同じ。
・留意点：方向を修正した場合、コースが平行にずれる。
（７）「BT-L44」への「MANOI Sensor Board」の搭載
１）バックパック中央に設置した「RCB-3HV」を左に移動。配線も組換えた。
２）「MANOI Sensor Board」をバックパックの右に設置。PCへの♀コネクタを上部取り入れ口下に取付（上はRCB用高速入力端子）。「MANOI Sensor Board」から「RCB-3HV」への接続コードを前面に出して、RCB用高速入力端子と接続しやすいようにした。
３）「MANOI Sensor Board」の電源コードは後部口でRCB-3HVのCH24と接続が容易なように配線した。
（８）「RDI-216」の設置
１）バックパック内のスペース不足とサーボからの磁気の影響を避けるため、「RDI-216」をバックパックの上部に設置することとした。また、脱着が容易なようにワンタッチテープを使用することとした。
２）通電・起動して「RDI-216」が正常に動作することを確認した。
新型変則５脚ロボットの製作 Part 1「BT-L5」
新型変則５脚ロボットの製作 Part 2「BT-L15」
新型変則５脚ロボットの製作 Part 3「BT-L45」
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