ROBO-剣

2017年8月12日 (土)

第5回ROBO-剣結果報告

7月16日に行われた第5回ROBO-剣に出場しました。

トーナメント第三位入賞に加えて「画像処理テクニック賞」「Futaba賞」を受賞しました。

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昨年と同じロボット、同じ制御ソフトウェアを再使用しました。

前年からの変更点としては、アームとセンサーとの間の対応付け(キャリブレーション)の改善を試みました。これは事前にロボットに様々な姿勢をとらせたうえでその各関節の角度(5自由度)とカメラから見たアーム先端の位置のサンプルを収集しておき、誤差を最小とするようパラメータを推定しておくものです。

カメラの座標系とアームの機械座標系との間での回転と並進、スケーリングだけではなく、アームの各リンクの長さや関節角度の原点のずれも自由度に加えて推定するよう試みました。ちゃんとした検証はしていませんが、何回か試した範囲では標的によく当たるようになったので恐らく意味はあったのではないかと思います。試合でも有効打を決めることができました。

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2016年8月13日 (土)

Maker Faire Tokyo 2016に出展

8月6日、7日に行われたMaker Faire Tokyo 2016に出展しました。出展物は「ロボットアーム書道」としました。「逡巡」を改造したロボットで教示再生により毛筆で字を書くパフォーマンスを行うものです。今回の展示イベントがMaker Faireであることから、「作」「創」「造」の3字を含む動作を作りました。

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NT金沢に出展した時のように、今回もまた展示用ポスターを兼ねた説明資料を作成しました。Googleドライブで公開しました。 PDFファイルとしてダウンロードも可能です。

技術的には直接教示であらかじめ作っておいたモーションを再生するだけというもので、特に新しいことはしませんでした。展示名を「書道ロボット」ではなく「ロボットアーム書道」としたのも、ロボットが書道家になるのではなく、電子工作・機械工作の基礎的な技術と人間の書道技術を組み合わせてパフォーマンスを行います、という意味合いが込められています。実際、ロボット自体は特に書道に特化したものというわけでもなく、しかも使うのに若干コツが必要なシステムになっています。

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ハードウェアの改良として、筆を部材で挟み込んでネジで押さえて固定できるようにしました。筆がアームの中心軸上になくオフセットして付いているのは、長い筆を切断加工せずにそのまま使用できるようにしたかったためです。しかしながらこのために紙の左の方での左払いが非常に書きづらいという機構上の欠陥が動作作成中に判明しています。なんとか誤魔化して、単純な字ではこのぐらいまで書けるようになりました。

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電子回路基板の展示などと比べると大きなロボットで動きも特徴的なため、それなりに目立っていたかもしれません。ロボットが動作中通りかかった来訪者のうち半分以上の方々が足を止めて見てくれたような印象でした。まずまずの成功だったのではないかと思います。

技術者として専門の仕事をしていると思われるような人から技術的なことはあまり知らないという人、小中学生まで幅広い多数の来訪者に見てもらうことができ、色々な話をすることができました。

次は今年の12月Ogaki Mini Maker Faireがあるとのことで、再度改良しての出展を検討しておきたいと思います。

最後に、展示の様子は自分では撮影しなかったため映像はあまり残っていなかったのですが、来訪者視点側からの動画をTwitterで公開してくださった方々がおられましたのでここに引用して紹介します。

 

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2014年12月22日 (月)

第2回ROBO-剣大会に参加

12月20日に行われた第2回ROBO-剣大会に参加しました。トーナメントの結果は公式サイトに出ています

結果は2回戦敗退でしたが、画像センサーを活用して全自動で試合を行った点を評価されて制御技術賞を受賞しました。実際、1回戦とエキシビジョンでは有効打を2本ずつ決めることができました。

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これは手動操縦ロボット同士になったベスト4の試合です。今回も、自律と操縦、また目視と遠隔操縦は一緒にしてひとつのトーナメントで行われました。

私のロボットは「逡巡」という名前で参加しました。逡巡とは「ためらい」という意味ですが、10のマイナス14乗を表す言葉でもあるそうです。10の224乗という大きい数「阿伽羅」に由来したコンピューター将棋のプログラム「あから2010」があったので、その逆に小さい数を表す語でそれらしいものを使いました。いつか人間では追いつかないような短い時間で勝負を決められるようにしたいという意味も込めました。

あまり開発時間が取れなかったため、ハードウェアをはじめとするシステム構成は昨年とほぼ同じとしました。細かい改良を加えて運用しやすくしたり、深度画像と色画像の情報統合をすることで対象検出の信頼性を上げたりといった改善を行いました。また、操縦はもともと3種類(小手、面、胴)のうちどの部位を狙うかを指示するだけでしたので、間合いに入り次第いずれかを選んで打つという全自動モードを作成しました。これ自体は非常に簡単なものでしたが、それなりに試合として成立する程度には動くことができました。

肝心のアーム動作計画モジュールの方は昨年と同様、色のついた物体に竹刀先端を持っていくというだけの処理しか行っていないため、相手の竹刀やフレームに阻まれて打てないという場面がたびたびありました。これを解決するには、打ちやすそうな部位を打ちやすそうな方向から打つという課題をこなす必要があります。次回こそは実現させたいと思います。

大会には前回のおよそ倍の参加チームが集まり、特に学生のチームが増えました。画像センサーを使った自動制御や操縦補助を行うチームも増えました。トーナメントでは準決勝までにそれらはすべて敗退しましたが、私を含め4チームがエキシビジョンの試合を行いました。

ROBO-剣大会はROBO-ONE本大会がそうであるように、良くも悪くも「なんとなく」面白くできそうだから、ということから始まった大会です。そのためルール自体も実際に試合をやってみて不備がわかった点が多くあります。たとえば今回と前回のルールでは、試合開始時の姿勢について規定がありません。極端に言えば開始前から相手ロボットとフレーム同士が接触した状態から始まることも許されていますし、近い状態はありました。また、開始の合図と同時に一直線に相手を狙えるように構えておくという方法も可能でした。 この点をはじめ、いくつかの問題については大会後の懇親会で反省され、何らかの規定を設けようということになりました。ルールがあまり詰められていない部分は人間の剣道競技に順ずるというわけなのですが、やはり本物と大きく違うところは純粋に技術的制約として考えておく必要があるのだと思いました。

今後どのような大会になるかはわかりませんが、少なくとも実行委員会の目指す方向性は私が作ってみたいロボットの方向性といくらか似通っている部分があります。ですのでこれからも自分なりの方法で大会に参加しようと思っています。

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2014年7月29日 (火)

「ROBO-剣」競技用ロボットで書道の一発芸

「ROBO-剣」競技用に作ったアームロボットに筆を取り付けて字を書いてみました。ROBOT JAPANの一発芸部門で何か発表したいと考えていて思いつき、急遽作ったものでした。(今回はスケジュール都合により参加しませんでした。)

これは、人間がロボットを手で持って動かした際の各関節の角度の変化をすべて記録し、そのまま再生したものです。ロボット用サーボモーターの角度検出機能を使っています。筆に墨をつける動作と字を書く動作は個別に記録して繋げてあります。

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左がロボットを手で動かして書いたもの、右がロボットが動作再生により書いたものです。細かい部分がやや再現出来ていないのがわかります。外的要因として筆先の変形がいつも一定ではないこと、内的要因として機械のたわみやギアのバックラッシュによって角度が正確に記録できない、あるいは再生時に偏差が出ることが原因として考えられます。後者を見越して、なるべく動作を大きめにしながら書きました。

技術的には特に難しいものではありませんが、ある意味人間らしい動きをするのでなかなか面白いのではないかと思います。

おまけです。記録したデータを再標本化して縮めると、動作を速くすることもできます。試してみました。とはいえ、本来はすべての関節を協調して動かさなければならないところを無視して関節角度の目標値を送り続けているだけですので、途中から追いつかない場所が出始めます。

このロボット(の制御方式)は字のことはおろか、紙や筆の存在すら知らないのでこのようなことが起こります。普段我々人間がすることを考えると、紙に字を書くという動作の目標、また字がそれらしく見えるようにするためのコツを知っているので同じことを言われてももう少しうまくこなすでしょう……というふうにつなげると、ロボット工学や人工知能にあるいくつかの分野の入門講義の前置きになります。

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2013年10月19日 (土)

ROBO-剣練習大会参加

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ROBO-ONE剣競技の練習大会に参加しました。私のロボットは制御システムの構築がまだ完了しておらず、簡易的な手動操縦の仮ソフトウェアで参加しました。

左の写真が私のロボットです。距離画像センサを搭載していますが、今回は単なるカメラとして使用しました。今後、障害物を避けつつ対象物に竹刀を当てる軌道計画部分を作っていく予定です。また、本格的な手動操縦もできると楽しそうなので余裕があれば作ってみたいと思います。

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2013年10月14日 (月)

「ROBO-剣」用ロボット製作中

ROBO-剣の自律部門に参加を予定しています。多自由度ロボットアームによる剣道のような競技です。画像センサーによる障害物や対象物の位置計測、多関節ロボットの動作計画問題などは古くから扱われてきた問題です。しかし未知の環境(例:対象物である相手ロボット)かつ対戦競技でとなると容易とは限りません。どのような大会になるか楽しみです。

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