東京工業大学 ロボット技術研究会公式ブログ

機体紹介

機体名：「せともの」
機能：手先をxy方向に駆動/2つのハンドで吸着/ベルトでの搬送/有線コントロール(位置制御)
試合での最高点：19点(通常+18ボーナス+6減点-5)

理論値としてはボーナスとかすべてがうまくいけば通常27、ボーナス18で45点くらい行けるという想定だった。(実際はベルトのつまり、ハンドの吸着とかがかなり難しく、操縦者の22-Daichiと22-McbeEringiが頑張ったので何とか19点取れた感じ)

22-daito：全体管理、ハンド、アーム初期設計辺りを担当
22-Daich：アーム、強電あたりを担当
22-McbeEringi：回路全般、制御全般あたりを担当

メカ

メカ周りは１か月前には終わらせて追加機能とかやりたいねとか言う話をしていましたが、結局本番仕様になったのは超直前でした。一応動く～くらいまでは予定通りだったけど、そのあと本番これで行こうの完成度になるまでの労力見積もりが甘かった。

アーム
基本コンセプトとして

• アルミフレームを用いて軽量&組み立て性&後から調整可能
• 3dプリンタ(ender3とか)を参考にアルミフレームをそのままリニアレールとして使う
• xyそれぞれをロボマス(ｍ3508)で駆動

があった。2段3段にするつもりだったものの、後述するベルト運搬方式のシューティングに変更したためxyテーブルはそれぞれ1段となった。
駆動はロボマスで十分以上で、ラックとピニオンが3Dプリンタ製だが意外と耐えてくれたのもありスムーズに動作した。

主に土台も含めたy軸フレーム、xyをつなぐジョイントユニット、先端にハンドがついたxアームで構成。
結構軽量でできて１週間間に形になった時点で軽量して8kgだったので、16kgの重量制限楽勝だなガハハと言っていたら、直前につけたケーブルやら補強やらで当日16kgを少しオーバーして焦る羽目になった。ネジやナットケーブル類は数あると意外と重いという教訓。

ほぼ限界サイズで作ったが、アルミフレームで分解して運べたので遠距離参加だけど何とかなった。その代わり大会初日は組み立てて終わった。

ハンド

mg996r1つ/ハンドで姿勢保持で動作しつつ、アーム先端に付けるためなるべく軽くしたことがこだわりポイント。
元々は平行リンクで姿勢保持していたが、特異点の問題でたまに手先がひっくりかえってしまうという問題点があったため紐で姿勢保持することに変更。
ベルトが理想だったが、テンション欠けたりでめんどくさいの考えると太めの水糸なら強度十分だよねと考えてTPFEチューブをガイドとして使用。テンションは人力で頑張ってセットしたけどメンテ性がよくなかった。

吸着はマキタの掃除機のファンユニットからダクトホースを伝って伝達。
手先は3Dプリンタ型でシリコン成形して自作。シリコン成形は色々試して結構うまくいったのと、吸着性能の向上以外にクッションになってせとしおの破損を防いでくれたのも嬉しいポイント。

ほんとは3つ付けてキングギドラしたかったものの干渉やら期限やら操作性やらで本番では2アームに。片方が調子悪くなってももう片方で多少何とかなったのは助けられた。

シューティング

物流倉庫的な発想で丸ベルトのラインで瀬戸塩を運搬し、仕切り板みたいのを動かして任意の場所に落とす作戦。
2人操作がルールで認められているので一人はピッキング、一人はシューティングというので分けられて効率アップを狙った。結果的にそこそこうまくいった。

ベルトはDCギヤードモーター、仕切り板はサーボで動かしている。
DCギヤードモーターと用意したモタドラの相性が悪く、そのことに気づくまで結構時間がかかったことにより地獄だった思い出。初動でそんなに電流食うのねキミ…

分担の流れ作業で効率は良かったものの欠点としては、丸ベルトの隙間とかライン間で瀬戸塩を落とすときにたまに詰まる(ベルト逆転させたりガチャガチャさせると治ったりする)ことや、落下防止をつけていてもせとしおを落として減点になってしまったりした点。あと丸ベルト溶着で長さ調整できるのは良かったけど慣れるまで火傷したり大変だった。あと組み立てメンテ性が悪いことに苦しめられた。

実はコートのどっち側に配置されるかでシューティングの左右が変わるので組み替えないといけないのだが、この組み換えは約一時間要するので予選のコート分けによっては組み替えられない事態が発生するところだった。この問題はすべての試合赤コートを引くという豪運で解決した。

回路

設計がよかったのかモタドラ以外の部分で大きく遅延することがなく、そのおかげで大会当日動きましたありがとう。

強電
3Sと4SのリポをDCモーター、ロボマス、弱電へ降圧へ分電しつつリレーをかませて緊停できるようにしている。禁停ボタンは主電スイッチを兼ねており酷使されたがちゃんと止まってくれた。直前に完成したが22-Daichiの丁寧な仕事により負荷がかかった時もちゃんとヒューズが壊れて止まってくれた。

余談だが、もともとはロボットの大きなコンセプトの一つに60Ｗ30Vのモバイルバッテリー2つでtype-cのPD給電で動かそうぜ！というのあり、計算上行けたのと実際途中まで動作していたものの、実験中におそらくモータの急逆転時の逆起電力によりモバイルバッテリー1つ(22-McbeEringiの私物)とPD充電器(22-daitoの私物)が葬られてお通夜になったので、ちゃんとlipoに保護回路いれてやろうということになった。そのため結構直前まで安定化電源装置２台給電で動いていた。

制御基板とコントローラ
元々McbeEringiが作っていた極小attiny基板を複数つないで基板見えないくらいにする予定であったが、色々あってesp32を主マイコンとして使用。

DCモーターとモタドラの相性とかで苦しんだものの回路自体はほぼ問題なく最後まで動作してくれた。

• 構成: コントローラx2→主制御→pwm用副制御x2
• マイコン: 主制御?ESP32C3-WROOM-02:ATtiny1608
• アクチュエータ:{xy軸:M3508,ベルトx3:アマゾンの12V500rpmギヤードモータ,ハンドx2 & xy交差地点:mg996rサーボ,シュート左右:sg90,シュート前後:fs90r+可変抵抗→多回転離散サーボ
• お手製コントローラ
• ds風アナログジョイスティック付きメインコントローラ
• wiiヌンチャク風サブコントローラ
• 制御も全部ユニバーサル基板手はんだ
• ボタンを押してからの経過時間のみを変数に取る制御で同期と動作中の割込操作が可能

構成詳細
サブctl

• 上下左右押下5ポジジョイスティック
• tactile sw *2
  ↓
  メインctl
• 左右tactile sw dpad
• 基板端tsw2+tsw2
• スライドタイプのアナログジョイスティック
• アキシャルリードタクトスイッチによる密集した実装
• 元々個人で制作中だった無線コートローラを転用
• 主制御板{
  主制御用ESP32C3-WROOM-02
• BSS138のレベルシフタ*2
• ステータス用ws2812c-2020
• WiFi経由でモバイル端末から操縦及び値の確認が可能
  ↓
  ベルトモタドラ用ATtiny1608
• TB57H450FNGがなぜか始動トルク出せず
• 2chモタドラTB6612を並列にして使用
  }
  ↓
  ファンモタドラ用ATtiny1604
• ESPのPWMが足りなくなって急遽増設

マイコン間通信は一方向のUART
一つのデータは8bitで完結させることでパケロスによる通信のロスを低減

制御

回路で大体述べてくれたので
https://github.com/McbeEringi/setogiwa
を参照。

感想

初期設計からでうまくいったところしては、アルミフレームベースの設計、吸着周り。
修正してよかったのはベルトコンベア、電源と制御基板。
反省としてはメンテ性が低い、部品点数が増えすぎたところ。
モジュールごとに分担していたのはいいけど組み立て統合で時間とられ過ぎたのが完成度に結構影響してしまった感想。

次作るロボットは機能絞ってその代わりに分解組み立てしやすくしたいお気持ちです。でかめのラジコン系とかつくりたいな

目指せ外装までこだわれるロボット！

挨拶・概要と結果

こんにちは。22年度入学でB3のdaito(と22-Daichi、22-McbeEringi)です。
大学混合3人チーム「せとぎわ」として京都府のけいはんなオープンイノベーションセンターで行われた2024年度のキャチロボバトルコンテストに参加してきたのでその報告をさせていただきます。
結果から言うと全体70チーム中だいたい20位で本選出場ならずだったもののエキシビジョンに出場させていただきました。
大会中継のYoutubeのアーカイブはこちら

参加経緯

咋年度に先輩チームらが制作しているのを見て漠然といつか出てみたいな、という思いがあった22-daitoが残り二人を勧誘して出場しました。
4月チーム結成でメイン稼働は夏休み期間、場所は主にロ技研で活動していました。

軽くルール説明

今年のルールは「Catch the 瀬戸しお！」ということでフィールド上にランダムに配置された瀬戸塩を最大36個、制限時間3分で回収するというもの。
Youtubeとかで動画を見てもらうと規模感が分かりやすいと思います。

今回キャッチした瀬戸しお(栗山米菓)。実験で破損したり知らんうちに誰かが食ってたりするので近くの東急ストアで補充していました。

結構壊れやすい対象で割ってしまったり落すと減点になるのもあり、優しく早く確実にピックするというキャチロボの難しさを感じるルールでした。

スケジュール・大会当日

ざっくり開発スケジュール
4月　チーム結成
5月　始動、各自要素実験
6月　ハンドとアームの初期のができる→修正へ
7月　アームv2、ハンドv2の初期ができる
8月前半　アームとハンドの概形が完成、部分的に統合して動作テスト
8月後半　ベルトコンベアや回路(制御まわり)が付く
9月前半　電源回路が付く、シューティングが付く、ハンド増設、制御
9/12　早朝東京出発、夕方奈良着、ホテルで回路を仕上げる
9/13　準備日：ばらばらにして輸送した本体の組み立て、回路制御確認
9/14　午前準備：計量オーバーしたので軽量化、操縦練習、テストラン。午後予選　
9/15　本戦(エキシビジョン出場)
9/16　京都製作所の工場見学をさせていただく→車で東京へ

思い出

• 4，5月時点での早めに完成させてこれもやりたいね～というロボコンあるある
• 7，8月だんだん焦ってきてたまにギスる
• 8月後半修正部分が多くてとりあえず直すのを繰り返すうちに現物がCADを追い越し始める(反省)
• 9月初旬の徹夜するしかない時期
• 1人1本はんだごてを持って行って現地はんだで回路を完成させたこと
• 当日計量(上限16kg)で、8月半ばで8kgだったので余裕こいていたら0.5kgくらいオーバーして肝が冷えた
• サイゼリヤに行きまくっていた
• 当日遊びに来てた22-McbeEringiの友達が動員されていたこと(ありがとう)
• 何とか当日動いてエキシビジョンも出せてもらえてうれしかった

現地進捗してる様子

ざっくりかかったお金

機体　-173000円
宿泊・移動 -57000円
参加特典・遠方補助　+40000円
合計出費約19万
3人チームなので1人63000円くらい
賞もらえなかったので赤字だけど遠征込みにしてはがんばって安く収めた。

大きかったなと思うのは

• ロボマスモーターを融通してもらえたこと
• 最終日の宿泊費補助をもらえた
• 最後の方の調整で結構余計な部品を買ってしまった

東京から車で行ったことで色々便利だったけれども保険ガソリン高速料金とかでなんだかんだ3人で5万くらいになったので新幹線とそんな変わらない気もする。

一言

色々大変なこともあったし本戦まで行けなかったのは悔しいですが、大会でロボットがちゃんと動いて良かった！メンバーのみんなもありがとう&お疲れ様です。

キャチロボ参加してみてルールも面白いし、勝ちに行くにもネタ的に面白いものを作るにもいい大会だと感じました。みんな出てみよう。
自分が今後ロボコンまたやるかは未定だけどいろいろ学べた気がする。
運営・参加者の方々ありがとうございました。

アクア研では2024年8月8日から9日にかけて，福島ロボットテストフィールドでロボット実験を行いました．その様子を報告します．

皆様ごきげんよう。
部長の22-Daito(daidai)です。

去る6/30(日)に部会&第79回研究報告会(2024年度前期研究報告会)を行いました。

皆さん！度々こんにちは。

今回は甘い食べ物の話…

ではなく、甘い想定がもたらす被害のお話です。（知ってるよって人はごめんね）

甘い話

私は、今から約二ヶ月前に野菜の値段の高騰に苦しんでいました。

お値段が上がるとどうしてもお金がなくなって不景気になります。

これに例外はないでしょう。

なので、なんとか安く済ませられないだろうか？と考えました。

調べてみると野菜の値段の高騰は、野菜の価値の高騰ではなく、輸送費の高騰によるものということがわかりました。

ということは、論理的に考えれば自宅で作れば安く上がるということにならないでしょうか？

ついでに私は最近収入があまりないので次世代機の制作費を捻出する方法を考えていました。

このプラントをなんらかの形で収入源にできないでしょうか？

こんなことを考えながら私はこの企画を始めました。

順調な滑り出し

これを検討し始めて、最初に思ったのが、自分で水やりや雑草管理などのタスクを全て処理するのは、生活と両立するの大変だなぁということでした。

これをせめて水やりと雑草・害虫駆除だけでも自動化できないか？ということを私は検討し始めます。

このうち、水やりについてはいくつかのブログと、あるサークル内の仲間からの助言によって電磁弁で水流制御を行えばいいというふうに検討しました。

また、これを開発機材ごとフリマで売って仕舞えば、私の開発予算をやや増やしつつ次世代機に導入したい技術を全て投入、テストすることが可能になると結論しました。

また、遂行し始めてたったの二週間で以下の状況が整いました。

ハードウェアの基本構成は割とすぐに揃ったのです。

崩壊の始まり

しかし、計画がいかに順調に滑り出そうと、どこにでも失敗の要素はあるものです。

ましてや単独で動く企画は誰からもFBされないので確率はより高くなります。

私が最初に直面した課題は市販品のACアダプタが壊れていたことでした。

この事態は想定していなかったため、動揺して問題が市販品であることを認めるまでに二週間もの時間を支払う羽目になりました。そのことは自分の研究室配属前に爆速で処理しようという計算を狂わせ、結果配属待ちで基板発注する計画がオジャンになりました。結果的に追加で約二週間もの手待ちを発生させることになってしまいました。

また、悪いことというのは連鎖で起こるもので、この手待ち期間に概ね損害規模が大きかったものだけでも以下のような状況が起こりました。

1. バイトをクビになる
2. 交通事故に遭う
3. 高熱が出る
4. カフェイン中毒で頭痛が止まらなくなる
5. 研究関連で解読しなきゃならない文献が大量発生する
6. 期末テストの発生
7. 留学関係での想定外の出費
8. 親知らずの痛み再発

これらは僕が持っていたなけなしの予算とやる気を吹っ飛ばして1日の睡眠時間をトリプルスコア化するのに十分すぎるダメージを叩き出しました。

甘くない話

そもそも論として、次世代機を作らずにこれを開発し始めたのがモチベーションの回復と予算の復活待ち、さらに実験であったことを踏まえると前項のダメージはありえん話です。

さらに、収入の当てがない条件下での予算の低下ゆえに手持ち資金が 過去最低にまで落ち込みます。

結果として、基板データを各種生成したものの、別に売れることの確約も、思うように動作することの確約も取れないという状況が私に以下の決意をさせます。

どうせ発注1回分しか費用は残ってないんだし、他の並列プロジェクトを完遂するまで放置しよう。

当然と言えば当然ですが、並行で進めるプロジェクトの全てがうまくいくわけはありません。

結果として、この企画を含めて計4種類のプロジェクトがたった1個の失敗によってストップ、現在に至るまで進捗が発生しないという驚異的な事態が引き起こされてしまいました。

ここで手待ちした結果、とあるプロジェクトの劇的な大失敗によって最後の一撃案件になり、全ての計算は吹っ飛び、私は企画自体を達成の見込みが限りなく弱めて再編することになり、私に実行が可能なものは、電気的に水を流すか流さないかを選択する装置を採算も取れない形で数ヶ月かけて実装するという悲惨な計画に転身してしまいました。

まとめ

想定は常に厳しく見積もるべしという格言があります。

しかし、私が皆さんに伝えたいのは、最悪の事態というのはいかなる場合でも所詮は想像ができる範囲に過ぎないということです。

であるならば、最良の対策は、最小構成物を最速で既存技術の組み合わせで作ることであると思います。

未来はあくまで過去の積分でしかないので、急激になにか離散的な進捗が出る前提で企画を立てれば必ず破綻します。

皆さんが私と同じように新規のプロジェクトを考える機会があったら、こういったことを踏まえてみると幸せになれるかもしれません。

それでは皆さん、楽しいものづくりライフを！

おまけ

せっかくなので甘い話として下に、適当なチョコケーキのレシピを載せてみます。

材料:

• 2カップの小麦粉
• 1¾カップの砂糖
• ¾カップのココアパウダー
• 1½ティースプーンのベーキングパウダー
• 1½ティースプーンのベーキングソーダ
• 1ティースプーンの塩
• 2個の大きな卵
• 1カップの牛乳
• ½カップの植物性油（サラダ油など）
• 2ティースプーンのバニラエッセンス
• 1カップの熱いコーヒー（水で代用可能）

手順:

1. オーブンを180°C（350°F）に予熱します。
2. 9インチの丸型ケーキパンを準備し、底をバターで塗り、薄く小麦粉をまぶします。
3. 大きなボウルで小麦粉、砂糖、ココアパウダー、ベーキングパウダー、ベーキングソーダ、塩を混ぜます。
4. 別のボウルで卵を軽く泡立て、牛乳、植物性油、バニラエッセンスを加えて混ぜます。
5. 湿しボウルの中に、乾燥した材料を少しずつ加えながら混ぜ、滑らかな生地ができるまで混ぜます。
6. 最後に熱いコーヒーを生地に加え、よく混ぜます。生地は少し薄くなりますが、これでOKです。
7. 準備したケーキパンに生地を注ぎ、オーブンで約30〜35分、竹串を刺して生地がついてこなければ焼き上げます。
8. ケーキをオーブンから取り出して、完全に冷ませます。
9. 冷めたら、お好みでチョコレートガナッシュやバタークリームを塗ってデコレーションします。