ロボット名:ぐっと チャーG

LEGO MUG主催(ミニ競技)

競技名:ツクモMUGカップ ライントレース競技会

通常のMUGの月例会のようなアットホームな雰囲気で初心者でもクリア出来るような簡単な競技をしよう!という考えから「ツクモ・ロボコンマガジン館」さんのご好意でロボマガ館のビルの4Fを会場として提供いただけることになり競技を開催しました。
要は、ライントレースなのですがいつものテストパットとはスケールを変えて、せっかくなので大きくて複雑なコース(福西さんの力作!)を豪快に走らせてみよう!ということで直角カーブあり坂道ありの結果的にはちょっと難しい競技となってしまいましたが、皆さん非常に楽しんでおられたようです。(自分も含め・・・) (~_~;)

 

1.競技概要

直角カーブや坂道などをおりまぜた特設コース(下図参照)をいかに早く1周出来るかを競う競技です。

詳しくはこちら

LEGO-MUG

 

2.競技結果

記録    16.17秒

結果 エキスパートクラス優勝 

 

3.攻略法検討

  1. ライントレースとは?
    今回の競技は私にとっても初めての純然たるライントレースのみの競技なのですが、ライントレースとはどんな物なのかを簡単にご説明します。
    (私のHPを見に来ていただいている方なら殆どの方は分かるとは思うのですが・・・)(~_~;)
    読んで字のごとく、コース上にロボットの走るべき道となる線(ライン)が引いてあり、その線をロボットがライトセンサーにより検出(トレース)しながら走る競技です。

  2. トレース方法
    方法としては2つの方法が考えられると思いますが、それぞれの長所短所を書いてみます。

    1)駆動輪操舵式(正式名称はよくわかりませんが)

    これは、マインドストームを用いたライントレースの基本となる方法で左右別々のモーターで駆動し、仮にテストパット上を時計廻りにロボットが進むと仮定した場合、ライトセンサーが黒を検出すると左ターンし、白を検出すると右ターンするというプログラムを連続して実行することにより左右交互に進む方法です。(RIS2.0に出てくるローバーボットのようなタイプです)

      長所:ロボットのセッティングにもよりますが、スピードさえあまり上げなければ直角カーブや小さなRなどかなり複雑なコースでも     確実に、トレースしていきます。

      短所:左右同時にタイヤが回るわけではないので、移動速度はあまり期待できない。


    2)前輪操舵・後輪駆動方式(これも正式名称はわかりません)

      これは、前者と違い後輪駆動で常にロボットを前進させながら、前輪が常に進行方向を変える仕組みでライントレース
      していきます。普通の後輪駆動の自動車と同じ方法になります。

      長所:ロボットは常に前進しているので移動速度が速い。タイヤのグリップやコンピューターの処理能力が高ければかなり
          高速で走行できる。
      
      短所:移動速度が速いために、小回りが効きにくい事及び、ステアリングの舵角を大きく取り過ぎるとフロントタイヤの
          グリップ力を失ってしまう為、直角カーブや小さなRのコーナーではコースアウトしてしまう確率が高い。

  3. 今回の競技のキーポイント

    今回のコースには、3つの難所がある。この3つの難所をいかにクリアするかが今回のキーポイントになるだろう。
     
    @直角カーブ
    これをクリアするにはやはり駆動輪操舵式のほうが有効だ。

    A上り坂
    スピードを上げるにはギア比を低めに設定すべきだがあまり高速仕様にすると、上り坂でモーターのパワーが不足してロボットは止まってしまう。

    B下り坂 
    上り坂と同じく今度は高速仕様では、エンブレ(エンジンではないからエンブレとは言わないか)が効かないので逆にスピードが
    上がりすぎてしまい、ライントレースが間に合わなくなりコースアウトしてしまう。

  4. 攻略法

    上記のキーポイントをふまえ、最善の方法を検討してみた。
    結果として思いついたのは、駆動輪操舵と前輪操舵の融合が最善策ではないか?というところに行き着いた。

    1)ではどのように行うのか?
    直角カーブ2つを越すまでは、駆動輪操舵式としてラインの外周側を1個のライトセンサーで検出し直角カーブに対応する。
    そして、直角カーブが終わり、坂道にさしかかると2個のライトセンサーでの検出に切り替える事により、基本構造は駆動輪操舵の
    ままですが、ラインが2つのライトセンサーの間にあるときは、両輪が駆動する為に前輪操舵と同等の速度を得ることが出来る。
    これにより、両者のメリットを融合したスーパーマシンが生まれるはず???(~_~;)

  5. ボツアイディア

    もちろん初めからこの結論に達したわけではありません。数々の失敗があってのこと・・・
    失敗の数だけ成功があるとか何とか誰かが言っていたようないないような・・・(~_~;)

    1)初号機(後輪駆動・前輪操舵式)
      前回のJinさんのところで行われたオキコンにエントリーした炎のエスカルゴを改造して後輪駆動・前輪操舵式をトライしたが
      やはり、直角コーナーをクリアできない。
    2)2号機(後輪駆動・前輪操舵式+2速変速機付き)
      初号機の機構にモーターの回転方向によってギア比が変わる2速の変速機を搭載してみた。
      直角カーブ&坂道を越えるまでは低速ギアで駆動し、坂道を終えると高速ギアに切り替える
      方法を考えたが、変速機が大掛かりになってホイルベースが長くなり直角コーナーが曲がりきれない。
    3)3号機(後輪駆動・前輪操舵式+2速変速機付き・ショートホイルベースタイプ)
      変速機や、RCXの搭載位置を見直しショートホイルベースを検討したが、変速機のギア比構成がうまくいかず、
      途中で挫折。
    4)4号機
      変速機のアイディアは、結構気に入ってたのですが今一歩実用性に乏しく新たな方法を考えることにした。
      そこで、思いついたのが今回の駆動輪操舵と前輪操舵の融合でした。

4.マシンの説明

マシン概要

1)モーター   :2個
2)センサー  :ライトセンサー 2個
3)プログラム :RCXコード
4)重  量   :500g

 

全体像

長いウンチクの割には、現物は至ってシンプルです。
(お見せするのが恥ずかしいくらいに)
正直言って、かなり手抜きしているといわれても仕方ないデザインですが、軽量化のためということでお許しください。(~_~;)

前の2つのライトセンサーでラインを検出します。
前輪は左右独立して駆動をコントロールしており駆動と停止により進行方向を決めます。
本体と、駆動部分の接合はシステム系のターンテーブルを使用しており、操舵&駆動部分を極力軽量化することによりステアリングレスポンスを高めています。
RCXと後輪はトレーラーのごとく引っ張られてるだけです。

 

 

   

側面

ライトセンサーは、坂道の上り下りの際に接触するのを防止するために、地面より15mmくらい離れています。
駆動用のタイヤは、見ての通りモーター直付けでかなり手抜きになっていますが、これも軽量化&フリクションロス軽減のためということでお許しを・・・(~_~;)

 

 

 

 

背面

全体像同様殺風景な後姿です。

 

 

 

   

 

 

 

 

上面

ライトセンサーの位置はは、マシンのコンディションにより自由に車軸との位置を微調整できるようにシャフトを利用して取り付けています。

 

 

 

 

  

底面

ご覧の通り駆動部と操舵部が一体になっています。極力2つのライトセンサーの間隔を大きく取ることによって、ロボットがライン上であると認識させる時間を大きく取り、両輪での駆動となる時間を稼いでいます。(旋回中はどちらかのモーターは停止している為、スピードが上がらない)

 

 

 

 

動画はこちら(mpg:424kb)

 

 

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