知能ロボット

知能ロボットコンテスト用をターゲットに自律的にボールを判別して,色毎に回収するロボットを開発しています.
主にB3の勉強のために開発しています.

作りかけのメカニズム

電気回路の様子

2008年度の大会の様子

技術的な課題としては,主に以下の通りです.

1)精度高く移動する技術
2)環境を認識して,自己位置を推定する技術
3)ボールを検出する技術 (色判別も含めて)
4)ボールをハンドリングする技術

また,これらの技術を実装するためには,そのプラットフォームとなる安定したロボットが必要です.
本研究室では,以下のような項目に分けて開発を行っています.

メカニズムの設計・製作

ロボットのアイデンティティを決定する重要な部分で,見た目の楽しさと動作の安定性が求められます.

1)要求仕様の作成
2)要求仕様から使用部品を含む概念設計
3)3DCADを用いたメカニズムの詳細設計
4)部品の選定と発注
5)加工と組み立て
6)検証実験

制御回路の設計・製作

知能ロボットは多自由度のロボットになりますので,それをリアルタイムに制御する回路が求められます.
現在はユニバーサル基板上で実装していますが,汎用性の高い回路ができつつあるため,プリント基板を作成する予定です.

1)要求仕様の作成
2)要求仕様から使用部品を含む設計
3)部品の選定と発注
4)回路部品の実装
5)検証実験

自律化プログラムのアルゴリズム提案と実装

知能ロボットの開発では,人が持つような知能をロボットに持たせることを模索します.
どのように賢くするかということに関しては,多くのアイディアが投入されます.

そのアイディアは様々ですが,主な課題は以下の通りです.
1)オドメトリを使用した相対位置の推定
2)ランドマークを用いた絶対位置の推定
3)カルマンフィルタ,パーティクルフィルタなどを用いた自己位置の推定
4)PI制御などを用いた速度,位置,姿勢制御
5)ロボットアームの角度制御
6)距離センサなどを用いたボール検出
7)画像処理を用いたボール,ランドマーク検出
8)ボールの色判別 (カラー検出センサなど)
9)行動選択・プランニングのアルゴリズム
10)適応・学習による行動の柔軟な変更

単なるゲームのように見えても「自律」で動かすとなると,様々な研究・開発の要素があります.
これらの要素を一つ一つ丹念に達成していくと,ロボットが思った通りの動きをし始めます.

2009年度は12月13日の「習志野イベント」で,これらのロボットをご披露します.
まだ開発中でどのような形になるか分かりませんが,きっと皆さんを感心させるロボットになるのではないかと期待しています.