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つくばチャレンジ

2008年からつくばチャレンジに挑戦しています.
つくばチャレンジ事務局にはお世話になり,大変感謝しております.
(2010から林原も委員になりました.)

  本走行の結果 (縦軸:年度,横軸:距離 m)



2015年

2015年度ですが,アルファとベータという2チームで参加しています.
共にi-Cart miniベースで,ORNEという名称で開発を続けています.
開発の様子はこちら
https://github.com/open-rdc/orne_navigation


ORNE α

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ORNE β

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自律走行の様子

自律走行の様子

情報処理の様子



2014年

2014年度ですが,アルファとベータという2チームで参加しました.
それぞれのチームの特徴は以下のとおりです.

・アルファ 技術レポート
昨年度と同じプログラムをベースに,それを改良することで,より安定な自律走行を目指す.
VSTONEのMega Roverをベースとするロボットを使用した.
ソースコード
https://github.com/open-rdc/autonomous-vehicle

・ベータ
ROSの可能性を探るために,できるだけROSのモジュールを組み合わせて自律走行を行う.
iCart miniをベースとするロボットを使用した.
ソースコード
https://github.com/open-rdc/icart_mini_navigation

センサは,共に主に以下を使用した.
1)北陽電機 TOP-URG
2)Analog Devices IMU

結果的に,アルファはトライアルのゴールを通過できず,ベータはトライアルは通過したが,折り返しまでは届かずという結果でした.
実験走行では,完走していただけに残念です.
来年に向けて,より安定したシステムの開発を行います.

アルファチームのロボットの走行の様子 (本走行後の試走の様子)

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ベータチームのロボットの走行の様子 (本走行の様子)

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■2013
2011年,2012年と連続して出場していたのですが,時間がなくてレポートを書いていませんでした.
今年は林原が主にコードを書いたので,とりあえず公開します.
環境はWindows + VS2008 + MFC + OpenCV(ほとんど使用せず) です.
MFCを使用した関係で,Expressバージョンではコンパイルできません.
コードに関する質問にはほとんど回答できないと思います.あしからず.

ロボットの仕様ですが以下となります.

1)移動台車 ヴィストン メガローバ ver1.1 (屋内用ですが無理やり屋外で使用)

2)北陽電機 測域センサ UTM-30-LX

3)双葉電子産業 サーボモータ RS405CB (URGを振るため)

4)IMU(ジャイロセンサを使用) Analog Devices ADIS16488AMLZ

 悪路には効果抜群です.ただし,無くても動作するプログラムになっています.
 これがないときには,でこぼこの坂道で100%コースアウトしていました.
 ちなみに,PCを接続するためにはSPI<->USBの変換回路と制御プログラムが必要となります.
 こちらは自作しましたが,需要があれば公開を検討します.
 (学生が開発したので,了解が必要です.)

5)USBカメラ

つくばチャレンジシンポジウム用に作成したドキュメントはこちら

自己位置推定の様子 (バグが残っていた時のものであるため,少し動きがぎこちない)

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走行の様子

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1085m自律走行しています.11/16の実験走行では完走しました.
上記のハードウェアのライブラリとOpenCV関連のライブラリが必要です.
#defineのところをコメントアウトすると,OpenCV関連など個別に機能を切ることができます.


・ジャイロオドメトリの値
1km以上走行しましたが,ジャイロの精度が高いため,かなりきれいな地図を描けています.



■2010年

11月16~19日まで,茨城県つくば市でつくばチャレンジが行われました.
年間を通して開発してきたロボットたちのお披露目の場です.
今回は,昨年度から大幅に自律走行距離を伸ばすことができました.

特に,昨年度コースアウトしたGPSの取りにくい小道を,独自のアルゴリズムで走破することができたときには,感動しました.
公式の記録としては,260mと250mですが,Autonは788m自律で走行することができました.
#一時停止の無視のため,参考記録です.

ちなみに,AutonはGPSを使用せず画像を使用して自己位置の補正をしています.
つくばチャレンジシンポジウムで紹介する予定です.

メカニズムの設計から電子回路,プログラミングと全て学生主導で行いました.
夏休みに2週間程集中開発期間を作って,アルミを一つ一つ削り出して製作しました.
何度も挫けそうになりながらたどり着いた成果です.

あと,取得したGPSデータを参考までに添付しています.


Auton                                        RDC10
車道の横の歩道を走行している様子        GPSを取得しにくい小道を走行している様子

記念写真

GPSデータ
100929_1915(学内),101119_1123(本走行)



■2009年度


本走行の様子 (09/11/21)

本走行の様子です.
結果的に183mを自律走行しました.

メカニズムの設計・製作,電気回路の製作,プログラミングと長い間挑戦してきたことが一つ
の形になりました.
横から口は出しましたが,今回はほとんど3,4年次の学生が作りました.
大きなロボットの設計は初めてということで,かなりの試行錯誤をしています.
最終的にver.4まで改良し続け今日に至っています.
(ver.3だと思っていたのですが,マイナーチェンジがあったとのことです.)

プログラムに関しては昨年度のリベンジということで,GPSとオドメトリをベースにした自己位
置推定に学生が挑戦しました.
移動ロボットに組み込んで安定して動作させるためには,かなり難しい課題だとは思います
が,あきらめずに挑戦し続けて,実際にトライアルでは非常に良い精度で自己位置が推定
できていました.
ただし,GPSの補足衛星数が下がると,値が急にずれるというバグに悩まされて,本走行で
はもっとシンプルな形での統合をしています.

去年の310mに届きませんでしたが,今年のコースの方がはるかに難易度が上がっています
ので,結果的にはそれほど悪い結果ではないと思います.
最後まで1mでも記録を伸ばそうと,学生は頑張っていました.
その姿勢を大いに評価したいと思います.

試走会での記録とほぼ並ぶところまで本走行で走りましたので,自分たちの実力を出し切る
ということに関しては,高いレベルで実現できたと思います.
その意味では,すっきりした気持ちです.

このチャレンジを通じて,「自分たちに足りないものと,それを補うために何をしなければならな
いのかを実感できた」と思います.
まだ最上級生が4年生ですので,これからだと思います.
「来年度は...」という声が聞こえてきたのは,非常に頼もしい限りです.

最後に,このような機会を与えていただいた事務局・ボランティアの方々には深く感謝いたします.

スタートの様子                スタート直後の様子(左にそれてひやひや)

たくさんの観客がいました           コースアウトした森の小道

結果です.                    大学に帰ると,大学祭でした.

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トライアルの様子 (09/11/20)

トライアルの様子です.
前日一度も通過できなかった140mを第1回目のトライアルでクリアしました.
まずは,ほっとしたというところです.

走行前の記念撮影                トライアルをゴールした瞬間

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トライアル前日の試走会の様子 (09/11/19)

本走行2日前,トライアル前日の試奏会の様子です.
本日は午後からずっと雨が降り続けたため,調整に苦労しました.
その分,【実際の環境】のデータが取れたような気がします.
直前の調整でなければ,走行をあきらめたと思いますが,明日がトライアルということで,強行しました.

ハードウェアに関しては常に雨を意識して設計をしてきました.
大丈夫だと思う反面,検証はさほど行ってきてこなかったので,おっかなびっくりの走行となりました.
結果的に,全く問題がありませんでした.
設計・製作した学生に拍手です.
#あるかないか分からない状況を想定して,しっかりと準備をするというのはなかなかできないことです.

GPSの精度が落ちたり,URGに水滴がついて障害物に見えたりなどさまざまな問題を抱えて本日は終了しました.
明日は雨が降らないことを願うばかりですが,リアルワールドを対象としているので,そうも言ってられないですね.

スタート直前の調整の様子           雨の中での調整作業

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試走会の様子 (09/11/18)

本走行3日前の試走会の様子です.
スタートから140mのところにトライアルのゴールがありますが,そちらは何とかクリアできそうです.
問題は写真右の細道で,頻繁にコースアウトします.
GPSの精度が落ちて,落ち葉もあるためふらふらと蛇行します.
明日はこの細道を通過できるように知恵を出し合います.
あと,雨が降るとどうなるか.ちょっと心配です.

スタート直後の長い直線            GPSの精度が低くなる細道

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2009年度挑戦するための台車がほぼ完成しました.(09/11/12)
プログラム担当者はこれからが大変です.
ナビゲーションが間に合うか?

昨年度から研究室ができましたので,担当の4年次は【大型のロボット】の設計をしたことが
ありません.
3月につくばチャレンジのシステムを設計・製作することになり,幾度となく設計をやり直して,
さらに夏休みは製作に追われて,ようやくハードウェアがほぼ完成しました.

その間,部品の選定に頭を悩まし,加工の精度が低いために作り直し,組み立てたメカが剛
性が足りないことが判明して設計をやり直し,モータを2個破壊し,モータドライバのノイズの
除去に頭を悩まし,一つ一つ積み上げてきてのゴールです.(中間ですが...)

最終的には,こだわった部分(全方位移動)を取り除くことになり残念ですが,様々な経験を
積み,ロボットも安定して動作するようになりましたので,まずはおつかれさまというところです.

chappy ver.2                                chappy ver.3
ここまでは全方位移動台車                    モータ2個破損→3日で対向2輪へ

ちなみに,ver.1は一度つくばで走行させましたが,剛性が低いためにすぐに改修してver.2
となりました.

試走の様子(09/11/12)


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2009年度挑戦するための台車を設計・製作中です.

ちなみに,09/09/11の試走会で取得したGPSデータで軌跡を描いたものを以下に示します.
2周分を重ね合わせていますが,なかなか良い精度で取得できているような気がします.






■ 2008年度結果

310m自律走行達成
千葉工大の中嶋研究室と協力して参加しました.

以下のサブページに2008年度のロボットで使用した【全ての】プログラムがあります.
※学部の学生と林原で作りましたので,かなり場当たり的なプログラムです.