つくばチャレンジ

2008年から10年以上つくばチャレンジに挑戦しています.
公道を2km以上自律移動するロボットを研究開発
した自律移動システム以下で公開
https://github.com/open-rdc/

本走行の結果 (縦軸:年度,横軸:距離 m)

2020

本走行の記録
ORNE-α 完走
ORNE-β ほぼ完走(人と衝突しかけて停止して,少し移動)
ORNE-γ 500m程度自律走行
Raspberry PI Cat 完走


メンバ(学会発表の共著者+開発者,林原研,上田研の学生)
大塚,岡田,島田,山本,池邉,齋藤,渡部,饗庭,井口,石江,岩井,原,春山,樋高,益子,上田,林原

orne-αの自律走行の様子

orne-γの自律走行の様子

orne-αのゴールの様子

上田研のRaspberry Pi Catの自律走行の様子

2019年

本走行の記録
ORNE-α 0m (前日の実験走行ではほぼ完走)
ORNE-β 500m

メンバ(学会発表の共著者)
山本,小笹,渡邊,近藤,井関,芝原,美濃,岡上,岡田,島田,白井,保科,片岡,上田,林原

つくばチャレンジ2019用に作成したポイントクラウドデータ
https://drive.google.com/open?id=1g-iXR1NyX6DbFSpad8MvYScpQBN4gika

自律移動の様子

自己位置推定の様子(mcl-3dl)

2018年

本走行の記録
ORNE-α 60m
ORNE-β 230m
ORNE-γ 0m

メンバ(学会発表の共著者)
芝原,後藤,ティーラパップ,長島,近藤,井関,中村,長尾,美濃,上田,林原

2017年

本走行の記録
ORNE-α 2,000m (Goal)
ORNE-β 2,000m (Goal)

メンバー(学会発表の共著者)
夏迫、井上、寺戸、後藤、長島、嶋森、鈴木、橋本、藤沢、上田、林原

2017年度も2台のロボットで挑戦しました.
全てi-Cart middleベースのロボットに作り変え,防水対策をして雨の日でも動作できるようにしました.
今年は2台ともゴールしました.

2016年

本走行の記録
ORNE-α 1,140m
ORNE-β 2,037m (Goal)

メンバー(学会発表の共著者)
夏迫,井上,寺戸,天野,久保田,後藤,塩谷,嶋村,長島,上田,林原

2016年度も2台のロボットで挑戦しました.
i-Cart middleベースのロボットを新たに開発しました.
本走行で初めてゴールしました.(横断歩道は挑戦していません.)

2015年

本走行の記録
ORNE-α 1,150m
ORNE-β 1,320m

メンバー(学会発表の共著者)
夏迫,井上,霜村,寺戸,林原

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.

2014年

本走行の記録
RDC α 250m
RDC β 700m

メンバー(学会発表の共著者)
前川,伊藤,夏迫,霜村,林原

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.

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)

2013年

本走行の記録
林原研究室ガンマ 1,081m

メンバ(シンポジウムの共著者)
林原,伊藤,益子,吉原

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
    http://www.vstone.co.jp/products/wheelrobot/index.html

  2. 北陽電機 測域センサ UTM-30-LX
    http://www.hokuyo-aut.co.jp/02sensor/07scanner/utm_30lx.html

  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
    http://www.analog.com/en/mems-sensors/mems-inertial-sensors/adis16488/products/product.html
    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)


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.

2013つくばチャレンジ自律制御プログラム

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.

2012年

本走行の記録
林原研究室アルファ(RDC-'10)260m
林原研究室ベータ (Auton)  441m
林原研究室ガンマ (xega)   12m

メンバ(シンポジウムの共著者)
熊田,上原,鈴木,高橋,羽根田,秋谷,伊藤,南方,林原

2011年

本走行の記録
林原研究室アルファ(RDC-'10) 310m
林原研究室ベータ (Auton)  50m
林原研究室ガンマ (xega)   50m

メンバ(学会発表の共著者)
伊藤,高橋,下條,野崎,林原

2010

本走行の記録
林原研究室アルファ(RDC-'10) 250m
林原研究室ベータ (Auton)  260m

メンバ(学会発表の共著者)
石黒,一澤,小椋,熊田,林,伊藤,内田,高橋,吉澤,林原

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

車道の横の歩道を走行している様子

RDC10

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
090911_1113090911_1335
100926_1409100926_1529
100929_1915(学内),101119_1123(本走行)


2009年度

本走行の記録
林原研究室(Chappy) 183m

メンバ(シンポジウムの共著者)
林原,石黒,一澤,小椋,熊田,林,伊藤,内田,高橋,吉澤

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.

本走行の様子 (09/11/21)

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

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

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

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

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
ここまでは全方位移動台車

chappy ver.3
モータ2個破損→3日で対向2輪

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.

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

本走行の記録
310m

メンバ(シンポジウムの共著者)
林原靖男中嶋秀朗及び研究室のメンバ

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.