ロボコン日記

年中マウスとかロボットばっかりやっていると鬱になるのでたまには遠方を旅する。本当は下関からスタート→秋吉台とかも計画していたが台風のため短縮。

岩国からスタートして徐々に普通列車で東へ向かい、日程を考慮して福山をゴールとした。

まず岩国。ここは米軍と自衛隊の基地とかでも有名だが名所はなんといっても5連のアーチ橋が独特の錦帯橋である。世界遺産登録を目指しているらしい。
最寄駅はJR岩徳線の川西という駅だが、1時間に1本しかないので山陽本線の岩国からバスが10～15分間隔で出ているのでそちらを利用した。

周囲は規模こそ小さいが京都の渡月橋と似たような雰囲気である。
橋は何度か修復工事で補強されており、渡ることができる。ただし見た目とは裏腹に大きくアーチ状になっている構造体を渡るときはかなり歩きづらい。

この橋を渡るとなぜかソフトクリーム屋が巌流島の戦いを繰り広げている。


特徴は両者ともとにかく種類が多いこと。350円程度の普通のソフトからネタとしか思えない3000円もするような金箔入りソフトまである。「むさし」のほうで白桃アイスを食べたが予想外においしかった。

ロープウェーで岩国城へ登る。

岩国城はレプリカなので特に価値があるわけでもないが遠く岩国基地まで見渡せる風景はなかなかであった。（ただし地元犬山城とちがって外に出られない）


電車で15分ほどで宮島口へ。厳島神社のある厳島へはフェリーで向かう。この厳島、思っていたより大きく、しかも険しい山々が連なっており、たしかに日本三景と言われるだけのことはある。

奈良公園と同じように鹿がいる。


神社の参道は京都のような雰囲気でたくさんの商店がある。昼食がてらいろいろ食べた中で個人的に紅葉堂のあげもみじがよかった。



肝心の神社の大鳥居は工事中、そして思いっきり干潮ということで最も興ざめな時期に来てしまったようだ。次回のお楽しみということで...

周囲には厳島神社以外にも多くの神社があり、この豊国神社とかもなかなか絵になる。

その後は広島市内まで戻り、お好み村というところで名物のそば入り豚玉のお好み焼きをいただいて1日目は終了。


口コミ星1が多い店だがシンプルで味はよかった。

本業はハードはモータドライバ内の絶縁型電流センサのフローティング電源の設計基準を間違えて爆発（悲しいことに慣れている）、パターンカット、空中配線で修正、ソフトはポール検出までをセンサレス→センサ自動切り替え型位置決めベクトル制御でどう式を立ててつなげるか...といったことで悩むような低レベルの技術力しかありませんがそのようなモータ制御系の仕事をしています。

さて左の方のMFTokyoに参加してきた。




今年もD社の人たちと展示。白い基板はZirconiaという昨年度優勝者M氏のオープンプラットホーム機体の基板。最終的に完売となった。ここからM氏と対等に勝負ができる人が出ることを期待する。自分も一時期作ろうかと考えたが教育用にわざと完成度を落とした機体というのが性に合わないのでやめた。

さて赤い彗星2は気付いた人がどれだけいたかわからないが関西地区大会からハード、ソフトともかなり変更していて少し速くなっている。以前より壁にぶつからなくなったと思うがそれでもたまに柱見逃しが起こる。おそらくセンサの発光タイミングとピークまでの時間を数μ単位で調整しているのでここがなんらかの影響でずれて当初よりセンサの反射強度が弱くなってしまったと考えられる。ここを調整すると壁切れのタイミングも数mmずれるので全てのターンの調整がやり直しになるので面倒である（といっても1日あれば終わるが）

去年とちがって機体も翠嵐と2台になったため、通常は翠嵐を完全自律5走オートスタートモードで走らせておき、目の肥えたお客さんには赤い彗星2を見せるといった感じになり大きな故障もなく展示を終えた。


ネタとしてはこの中に中学生が作った機体がある。しかも普通にそこそこのスピードで斜め走行を完走していた。自分が中学の時代は田宮模型の工作キットの改造や各種電子工作キットを組み立てるぐらいがやっとだったので時代は進んだものである。

今回メンバーのT氏作でタイマ計測にも使われていたM5Stackというモジュールを購入してみた。ESP32マイコン(240MHz 520k RAM)内蔵でSPI操作の320×240のIL9341というモニタ搭載、さらにGPIOや各種シリアル通信、ＡＤ変換、SDカード読み書き、無線LANといった多くに機能を搭載しているため、マウスの内部モニタリングや各種センサのテストなど、周辺のちょっとした機器を作るときに便利だと思った。

写真はSDカード内のjpgファイルを表示させたもの。
開発はArduinoベースで、マイコン固有の設定などをほとんど気にすることなくプログラム可能で豊富なAPIが用意されており、上記も1行で記述できる。2000年代初頭にVisualBasicが出たときにずいぶんとwindows GUIアプリ開発の敷居が下がったと感じたが似たような印象を受けた。

ただ、機械音痴な自分はこれでも苦労した。まず書き込みモード変更時の電源立ち上がりシーケンスに問題があるのか、なぜか自分の環境ではGND とRSTピン間にコンデンサを挟まないと書き込みが成功しなかった。次にarduino環境上では書き込みは成功していることになっているが、今度はオリジナルのプログラム起動直後にリセットがかかってしまい全く動作しない。初期で書かれているファームウェア（ESP32マイコンをArduino環境で開発するためのベース的なもの）がおかしいと判断して、最終的に公式が出しているM5Burnerというライターソフトでファームウェアを動作情報が多いUIFlow-v1.2.3というものに丸ごと書き換えてようやく動作した。

3年ぶりの参加。会場は寝屋川の大阪電気通信大学　駅前キャンパス


試走でクラシックは金沢からソフト（壁切れ有効判定距離）、ハード（歯車に接着剤はがし材塗布）修復で安定して走ることを確認。2～3回走らせて終了。

ハーフはベースが石膏ボードらしく台湾と同じで路面が合わない。あと微妙に前壁のリニア特性がずれているらしく斜め区間でセンサ補正が正しくされない。ということでそこそこの速度まで合わせて切り上げる。

クラシックのコース

後半の櫛歯と細かい45ターンの連続はズレが蓄積しやすく、ちゃんと合わせていないと走れない。2走目になぜかファンが回転せず。おそらくファンモータの極の接点の一部が焦げて接触不良になったのか断線したのだろう。次は交換である。3,4走目は完走、5走目はMAXにしたがバッテリー切れとファン圧低下で滑って位置がずれてゴール手前の45ターン最後の部分で滑ってリタイア。それでも他の上位陣も調子が悪いか苦手にハマったようで全力で走れなかったのが少し心残りだが優勝。

ハーフのコース

ほとんど柱ばかりで1区画直進とターンが続く。手前の45が多い区間か奥の135と90ターンが多い区間の２択になる。自分は手間のコースを選んだ。こちらはそこそこ速いパラメータでもゴールできたが、壁にぶつかってロスしたらしく2位。前センサの発光タイミングを変えたのが裏目に出て、補正テーブルの値とズレて姿勢制御が安定しなかった。ただ優勝者は奥のコースを選んでいたので一概にどちらがいいコースかは分からない。

数年ぶりに金沢草の根大会に参加。
この大会は他の都市部の大会と異なり、付近に何もないため参加者は2日間にわたり石川県の山奥にある国際高専で合宿形式で泊り込んで大会に参加することになる。

そしてどこかの精神と時の部屋同様、24時間しかも実際のコースで調整が可能である。

ハーフはそれなり、クラシックは今回から壁が中空のプラスチックになったせいか、微妙に壁読みをミスることが何度かあったので閾値を調整した。あとなぜか45-45のターンが膨らむ。このときはわからなかったがその後、中国大会で変更した箇所があまり良い対処でなく壁切れを見逃すモードを生んでしまっていた。


金沢大会が本当に草の根だったころに使われていたコースだとのこと。特に難しい要素はなかったが、上記の45-45の部分で姿勢を乱していた。ただし機体が小さいので、角度がずれたままゴールして記録は3秒台の記録が残り優勝。


わりと多くの経路が存在し、人によって最短で通る道が変わっていたので、委員会と製作者は狙い通りであろう。最短は自分は西回りに行くかと思ったが、東の半櫛歯のような区間を通った。わざわざ難しいルートを通らなくても...と思ったが
こちらも優勝。

車往復8時間はしんどい。

きれいな海が体験したいのであればハワイより近くて人の少ないこの宮古島が最適である。中部から直行便も出ているので実は行きやすい。日本本土が日照不足であるが沖縄では太陽に出会うことができた。

ホテルブリーズベイマリーナ
このタワー館からの風景はそれなりのリゾート感が出ている。この島はあいかわらずバブル景気なので、50年ぐらい経ったらワイキキみたいになるのだろうか？
サンドバーが現れている。日本版カネオヘの天国の海ですね。


ここが写真の収まりはやはりNo1。ただ紫外線が強くて長い間立っていられない。


良い波は来ている。シュノーケルは引潮が重なり浅すぎてNG

吉野海岸
シュノーケルに最適。透明度も高く魚の種類が多い。ここに来た時だけ曇りで晴れていれば最高にきれいな海だったと思う。

直射日光ではないと思って日焼け止めを塗るのを怠ったらライフガードを着ていない部分の皮膚が死んだ。恐るべし。2年でほぼ島の要所は制覇したので次は石垣島にでも行きたい。

6/28 グローバルゲート名古屋のWeWork というコワーキングスペースでマイクロマウス実演

マウスブースは集まったメンバーがほぼ中部支部会員

この会場、迷路の上にほぼ直射のオレンジ照明があって壁が読みづらい。自分のマウスは芝浦工大（豊洲）、2016年関西(大阪南港）など帯域がかぶるのか、いくつか苦手な種類の照明があるがその一種のようだった。展示後、即対応パラメータを作った。

新作は大会も近いのでありとあらゆる意地悪コースを走り込んだが、走っているうちにモータが痛んだのか、タイヤが摩耗したのか、安定度が1週間前より低下してきている。自分は走り込み過ぎてハードを壊す→余計なソフト処理が増えるという悪循環に陥ることがよくあるのでほどほどにするべきでもある。なので気休めに新作クラシックのAWを裏で進行中である。

仕事でラフな試作を作るときと、手軽に立体的な造形が欲しいときもあるので3Dプリンタも導入してみた。中華3Dプリンタの中ではABSメインでわりと精度が出ると評判のUPmini2を選択。X1Speedとまよったがそこまで精度をもとめるならCNCを使えばよいという結論になった。因みに日本だとAfinia（アフィニア）という名前のほうが有名だと思うが、両者のちがいは代理店だけで中の機械は同じである。

日本の各代理店はぼったくりサポート込価格で高すぎるのでAmazon USAからお手頃価格で個人輸入。Digi-keyなどでお馴染みのUPSで注文後わずか5日で配送された。3重に箱に入っていた。写真は2重目


外観はオーブンレンジみたいだがこの密閉構造により印刷中、雰囲気が高温に保たれる。


全軸ベルト駆動。Z軸が台形ネジになっていないので電源を切るとステージは自重で落下する。ただ安物の台形ネジを使用したモデルはネジの誤差で積層面が均一にならないのでむしろこちらの方が品質面に関しては優位とみる。


ノズルユニットも3Dプリンタで作られたようだ。

骨組みは磁石についたので鉄で剛性はあるようだが、各軸は割と歪む（動画）


軸受も金属にすべきなのだが...


このUPシリーズはステージのキャリブレーション機能が充実しており、自動でノズルとステージの高さを調整する機能のほか、9点の誤差を写真のように台紙をはさんで計測しソフトに記憶させることで造形時に自動でその歪みを補正する機能がついている。これにより大きめの造形物であってもラフトがしっかりとステージに密着して反りにくいという利点がある。


手始めに吸引ファンと鎌倉大仏を出力


まずファンの外形寸法は指定より0.2mmほどマイナス。あと直径0.6mm以下の穴は埋まってしまうようだ。（試しに0.8mmだと再現された）その中心穴など精度のいる部分はCNCで追加工して対応した。参考までにM0.3の歯車にもトライしたがまともに造形できなかった。ノズル径が0.4mmなのでそれ以下の精度が出るはずもないが...

大仏はサポート無しで4時間30分かかったがわりときれいに造形できている。
使ってみた感想はCNCほど立ち上げ時の手間（切削パス生成、削る材料の設置とドリルの交換）がなく楽だということは実感したので世間的にはそれで受け入れられているのだと思う。ただ精度と加工時間、材料の自由度は圧倒的にCNCのほうが上である。

今後のロボット作品でCNCと組み合わせて活用できればと思っている。
...だんだん工作機械を置く場所がなくなってきた。ラックを追加するか...

ハーフは速度アップ。現状、デバッグ用モードを除き最低パラメータが旧作の最高パラメータになっている。家の迷路であれば安定度も旧作を超えてきた。

マイクロマウスにはいろいろなノイズ源がある。中でもモータが最大のノイズ源であることは言うまでもないが許容できるものとできなかったものを1つずつ紹介する。

■PWMと電流ノイズ
2017マウスにはモータドライバにシャント式の電流センサがついている。
グラフはモータに固定Dutyで電流を流して車輪を空転させたときの波形である。(取得周期は1ms)


赤、左モータ電流波形、青、右モータ電流波形 単位は[A]

こののこぎり状のノイズがなんだということになるが、速度依存性がなく左右ぴったり同じ位相で出ているのでギヤの摩擦やローターのブラシによるものではないことがまず推測できる。間は96Hz程度　PWMが96kHzなのでスイッチング時のモータのインダクタンス成分によるものである確率が高い。

試しに33uH程度のコイルを挟む（左車輪）とピークは少し小さくなる。実際の機械応答はこれより時定数が低いのでトルクFB系を組んでいない限り、制御への影響はあまりなく許容できるものである。だがドライバに電流が無駄に流れるので消費電流と発熱が大きくなる。理論的検証はこちら

■MPU6000とICM20602の比較。
上が旧作(MPU6000)、下が2017作(ICM20602)
（ICM20602)。同じく固定Dutyで車輪を空転させたときのジャイロの応答（紫）を比較する。単位（ｄｐｓ）

明らかにICM20602のほうがノイズが載っている。高速域ならS/Nで問題にならないレベルでは？と思うかもしれないがこれは高速で走らせるとそのまま増幅されることが判っているのでこれでは十分に角速度のゲインが上げられない。因みに2017マウスは速度も歪んでいるように見えるがこれは単にエンコーダが歪んでいるだけで実験には関与しない。主にドローンのフライトコントローラを評価している海外のサイトでも同様のレポートが多数存在する。よって結論としてICM20602は振動に弱く、自分のマウスの工作精度では使えないと判断した。

解決策としてはジャイロの基板にゴムを挟み、振動を抑制するソフトマウントとよばれる手法がドローンの世界では有効な手段とされているようだがマウスでは難しい。

マイクロマウスの日々の走り込みは小休止。
今回もマニアックなルートの京都旅を紹介しよう。


地図のように高雄、高山寺方面から嵐山方面まで徒歩だけで巡るというルートで、京都一周トレイルの北山西部コースと西山コースの一部である。

スタートはJRバス栂ノ尾バス停　（京都駅から約1時間)　世界遺産高山寺


日本茶発祥の地と呼ばれているが、崖崩れ補修中で石水院しか入れず。

1216年の建立で1889年に移築、鎌倉時代の住宅建築様式。展示は誰が書いたかわからないのに宝物な鳥獣人物戯画など

額縁庭園、例によって拝観者は途中まで自分ひとり。紅葉シーズンはこうもいかないだろうけれど。
しばらく10分ほど歩いて神護寺へ

これはトレイル目的の人間には罠で本殿に行くまでに400段の階段があり下手に参拝すると体力を消費する。自分の体力を考慮するのと、楽しみを紅葉の季節にとっておくということで今回はパス。

神護寺から先はしばらく清滝川に沿って1.5時間ぐらいの獣道が続く

たまに岩が崩れている部分もあるので滑らないように注意。のどが渇いて死にそうなら比較的川に入れる箇所が多いのでそこで川の水を飲みましょう。


これは人の手で植えられた杉林。時代劇だと大抵、影から刺客が現れる。


清滝の集落まで美しい景色が続く。高低差はほとんどないので意外に体力は消耗しない。展示会に頻繁に足を運び、半日たちっぱなしを何度も経験している技術系なら問題ないでしょう。

清滝から先は舗装された道路である。本来は保津峡の方に行くのが正しいコースだがショートカット。写真のトンネルを通ると近道できる。

このトンネル、実は500mもあり京都最怖の心霊スポットとも言われているそうだが、そんなものは気にしない。中に入るとひんやりしていてかなり涼しい。ただ中ほどを歩いていると後ろから突然路線バスが来て、幽霊よりそちらのほうがよほど怖かった。

トンネルの先の愛宕念仏寺の前を抜けると大鳥居が見えてくる。嵯峨野の入り口である。


ここまで来ると嵐山徒歩圏内なので一般の観光客も多くなり、下界に帰ってきた感がある。新緑の美しい祇王寺と二尊院へ立ち寄る。




竹林を抜け、渡月橋まで来るとゴール。いつもよりは人が少ない。歩いた距離は拝観等も含めて約14.8km、約3時間で走破。


番外、マウサーはこういうほうが好きだと思うので載せておく。謎コラボ
高雄は高雄でも台湾のほう。割と京都の私鉄もアニメとのコラボが多い印象だがこの高雄メトロは痛車が走るなど過激らしい。

EPIP(Engineering Practice Project Innovation)学会の中で行われる。
開会式だけ出て試走へ向かう。試走時間は自分たちの感覚では十分に頂けた。
会場全景、クラシックは16×16、ハーフは32×26の迷路であった。また中学生用にクラシックで8×8の競技台もあった。他の競技と思われるフィールドもあったが、ロボトレースのコースは無かった。
ハーフの壁は日本と異なり、中空となっている。そのため反射強度が国内の壁と比較して8割ほどと弱く、センサの補正ゲインを強くする必要があった。ちなみにケーブルが通っているのはスタートセンサとゴールセンサで日本のように光ファイバは使用していない。床は木製とのことだったが、塗料の種類がちがうのか日本の表面よりツルツルしていた。クラシックはなぜか表面の粒子が粗く、ハーフよりざらざらしていた。壁はほぼAPECと同じぐらい。
ハーフは有線だが、クラシックのスタートとゴールセンサは壁の中にバッテリーとzigbeeかなにかの無線モジュールが組み込まれており、取り回しがよさそうだった。これは信頼性がいいのであれば日本で導入しても面白いかもしれない。

参加はクラシックが34台、ハーフが5台。変則四輪と一部吸引マウスもある。キットベースなのか日本の大会と比べて似たような機体が多い。
16番の機体は片側3つのモータを積んだり、Bluetoothモジュールを積んでいたりと独創性がある。ただ残念ながら中国大会は競技中にインタビューがあるわけでもなく、それを説明する機会も与えられていない。我々も走っていても気付かなかった。

14:00からクラシック競技開始。迷路は特に最短経路は長くもなく、日本の地区大会よりも距離が短いぐらいだが斜め区間が多い。14:00から始めて35台も走れるのかと思うかもしれないが、中国のルールはAPEC大会と同じスコア式だが基本的に探索と最短が1度成功すればそれで競技終了である。このルールは効率よく競技が進められる一方、パラメータをだんだん速くしていって観客を魅了するという楽しみがない。教育の一環だからかもしれないが参加者自身がロボット競技を楽しむという雰囲気ではなかった。

自分はと言うと吸引探索は成功させたが2回目のオートスタート最短走行で斜め走行中の段差で距離が狂ったらしくこの走行を成功させられなかった。3回目以降はせっかくなのでターンをMaxパラメータに上げたがまた同じ部分が抜けられない。4回目で斜めの速度、加速度のみを落としてようやく成功させた。スコア式なので優勝は無理と思ったが一応それでも優勝だったようだ。ベストパフォーマンスを見せられなかったのは申し訳なかったが、自分の走行に関してはそれでも周囲はかなり盛りあがったのでよかったと思う。

続いてハーフサイズ。こちらは歴史が浅いせいかコース自体は大きいが最短経路は斜め区間もほとんどなく、往復足立だけでも導出できてかつ、最短も2秒台で終わるようなわりと簡単なコースになっていた。クラシックと異なりこちらは日本と同じ5回最速タイム方式。こちらの主役は去年の全日本チャンピオンのMさんだが自分は今年の新作（赤い彗星2)の探索と最短の長い直進の耐久性テストを兼ねての参加。この大会の難しいところはハーフも段差があるのと、試合前に迷路が全く清掃されず、路面に髪の毛や虫の死骸があるというトラップである。私もMさんも全面探索ができず途中でピックアップという形になった。Mさんは優勝。私はこのコースであればパラメータはそれほど劣っていないと思ったが経路が完全に出ておらず、そこがタイム差となった。ただ重ね探索してほこりがなくなっていくと安定もしたし直進を5m/s出してもふっとんでいかなかったので全日本に向けて良い収穫となった。

試合後はいっしょに写真を撮ろうという希望者が殺到。今回の旅でもいろいろなところで記念撮影があった。中国は日本以上に写真が好きな国である。きっと写真が自身のキャリアの実績になるのでしょう。大会のあとは再び講演、そして大会は終了。


最後は審判団と共に100種類以上の餃子が食べられるという店で会食。中国の餃子は水餃子が主体で日本のようにサイドメニューではなくメイン食でしかも縁起物とのこと。日程の最後に餃子を食べるというのは、字にある交からあるように長く関係が続きますようにという意味があるそうだ。

ここで大会の良かった部分や悩みなどを相談。中国は現在参加者が勝つためだけに競技に取り組みがちで、独創性に欠けるのが悩みなのと、我々の走りを見てまだ日本のマウスと技術差がかなりあるというのを実感したとのこと。ただその独創性を伸ばそうにもルールを変えようとすると、役人クラスに申請が必要でかなり面倒なようで難しいとのこと。
これはマイクロマウスに限らずロボット競技の難しいところなのであるが、どうしても「教育」を前面に出してしまうとなにか評価するものが必要　=　成績となってしまい参加者も指導者も「結果」を重視するようになってしまう。日本において元来ロボット競技は教育ではなく、ロボットが好きな人たちが自主的に集まって組織を作ることが多く、主催者も参加者も結果や成績よりも純粋にロボットの動きを楽しむということに重きを置いているのではなかろうか？どんなに熱心に技術指導して競技者が技術を身に着けても、それが心から楽しいと思えなければ純粋にロボット製作を楽しんで日々改良を重ねている人間にはまず追い付けない。

私も教育の過程でロボットを始めたわけではない。幼いころに見た大学/高専ロボコンがとても楽しそうに見えて、いつか自分もあの舞台にたって思い通りのロボットを作りたいと思ったのである。そしてまずどんな技術が必要なのかを当時小学生であったが自主的に調べるところから始めたのである。まず変えるべきは大会を大学という閉鎖的な空間でテストのように競技を行うのではなく、エンタメ性も少し持たせて自分の作ったロボットをアピールする機会も設けて広く競技を一般の方、特に幼い子供たちにも公開して楽しさを知ってもらうところから始めてみてはどうだろうか？またNさんとも話していたが最初から至れり尽くせりで完全なキットを用意すると競技者が満足してしまって次のステップに進もうとしなくなってしまうので、参加者がキットの欠点を認識して改善していくという伸びしろを作ってあげるということも重要だと思った。中国の参加者が心から楽しんでマイクロマウスを作れるようになったとき、きっと今より良いものが作れるようになるでしょう。

最後になりましたが我々を招待していただいた QichengのBella様、および通訳を担当していただいたN様には感謝申し上げます。おかげ様で貴重な体験をさせていただきました。また同行いただいたＮＴＦのNさん、ハーフチャンピオンのMさんも5日間お疲れ様でした。今回の中国遠征の結果も踏まえて40年続く我が国のマイクロマウスの活動をこれからもより良いものになるようにしていきましょう。