ロボコン日記

マイクロマウス：翠嵐3位

今回は最短経路が20m近くとかなり長く、小型のバッテリーしか積めないこのクラスは持続力との勝負だった。2走目でゴール直前でリセットがかかり、バテたのでこれは厳しいと思ったがターン速度だけMaxにして3走目でゴール。4走目は直進速度も上げたがほとんどバッテリーが残っていなかったらしく、後半でブレーキ力が足りなくなりリタイヤ。なるほどセミファイナルのように単純なコースの走行難易度というより、持続性の意味で難易度の高いというコースもあるのだなということを認識した。上の2人はそのまま中部と同じ順位だが、タイムを上回るにはちがうアイデアを持ってくるか、メカ精度向上とイナーシャ低減が必要でどちらにしろハードウェアを変えないと無理そうだ。

クラシックマウス：赤い彗星2位

今回から主催者側からの発表で教育用のクラスとなったので、過去の名題が出題される。今回はAPEC2002のコース。調べるとIEEEのいくつかの迷路アルゴリズム関連の論文にも例題として登場しているので良い迷路ということだろうか。実際、上位でも経路選択がかなり分かれていた。

自分のマウスは南周りの斜め走行がほとんどない直進がメインのコースを選択した。自分の機体はあまり加減速は得意ではないがそれでも時間的にはこちらが速いようだ。去年のMAXから少しずつパラメータを上げていったが、予想通り最後は優勝者とのチキンレースになり少しの差で優勝を逃した。今年の最適経路はV90や135ターンはおろか連続ターンすら全くない高速型の迷路で体格差をいかせる区間があまりなかった。

ただトレーサの優勝者のブログを見ても感じたが、命を削ってでも絶対に勝ちたいという気力の差で今回私は負けたような気がする。ロボット競技というものは個人の技術力や経験による差というのはどうしてもあるが、スポーツとある程度同じで理屈を超えた力を出す為に最後に必要なのは製作者の根気である。その根気次第で差はある程度埋められると私は信じている。



さて、来年は新元号最初、そして我が国でマイクロマウス大会が始まって40周年となる記念大会である。ついこないだ30周年座談会の記事を見たような気がしていて時が経つのは早く感じる。実は2社ほど製品モニタ依頼が来ていて実物も手元に既に届いている。まずは年内それらの単体評価をじっくり行ってから次のマウスを形にしていこうと思う。

マイクロマウス全日本大会は今年から運営の効率化のため、従来のフレッシュマン、エキスパートといったクラス分けと予選日がなくなり、1日でいきなり3競技の決勝（正確にはマウス競技はセミファイナルとファイナルがわかれているため4競技だが）がほぼ同時並行で行われる形に変更となった。近年国内外で競技人口が増えたため、国内選手は地区大会でのポイントが実質予選という形になった。海外選手は地区大会に参加というのは無理な話なので今までの実績等からしかるべき出走順に入る。

今までは予選で今の癖や調子を見て、決勝までに悪かったところを修正といった感じだったが今回は試走日で見極める必要がある。

今年の会場は東京工芸大学（厚木）
何度も足を運んでいる会場で、マイクロマウス大会の環境として申し分ないところである。

名古屋→小田原　（ひかり）
小田原→本厚木（小田急）
たまたま今年デビューした新型ロマンスカーGSEが来た。


小田急ロマンスカーの醍醐味はなんといっても展望席からの眺めで、なかなか取るのが難しいらしいが、今日はなぜか新幹線内でネットからあっさり最前列が予約できた。

1枚ガラスでほとんど遮るものもなく、外部の走行音などもほとんど聞こえない。快適な前面展望を楽しめた。


車内空間もモダンで快適だが、唯一不便に感じたのが展望席部分は荷物棚が無いことである。扉付近に空港特急のような棚はあるが、数は少なく混雑時はすぐに埋まってしまう気がした。

本厚木からバスで会場到着。

クラシックは初っ端から直進があまり安定しない。車輪を手で回すと微妙に摩擦が左右でちがう。ギヤに付着したゴミをピンセットで1時間以上かけて取り除き少し戻ったように思えた。その他、Maxパラメータ近くのターンで微妙にずれている要素があったので修正。ただこれは実際の試合で走らせてみないと良い方向に行くかどうかはわからない。吉と出るか凶と出るか...　それよりもこの機体は過去に何度も突然ハードが不調になるということがあったのであまり弄りたくはない。

マウスのほうは先週に中部支部でだいぶ合わせ込んだので、それほど大きなトラブルはなくいつも通りの調子だった。今回は走行順的にほこりが厳しそうだが、後ろにひかえる宇宙人たちに人類でもここまで走れるぞというプレッシャーをかける役割が求められるポジションである。

そしてマウスパーティだが予想通り、人間の体調が悪くなり退散。全日本は毎回うつ病の症状が出るのである。だったら何でここにいるのかということになるがそれは自分の中のなにかが欲するのであろう。とりあえず寝て体調を回復させることを優先する。

本業はここのところ生産技術モード。うん、設備更新を依頼したらNGが多くなった。
いろいろ解析するとノイズ耐性が駄目だった。差動配線じゃない通信線をツイストペアとか...

マウスのほうはあまり冒険せず、調子をときどき見るぐらいで全日本にそなえて体力を温存している。耐久性がよろしくない。

さて、中華CNCのX4-800Lだが購入して半年ほど経ったが今のところ致命的なトラブルは起きておらず品質も安定している。（たまにスピンドルモータの制御が位相ズレをおこしていそうな音がするが）ただしアルミやPOMを削る分にはまだいいが、MDFといった木材系を削るとモータの空冷ファンで粉塵が舞って部屋中に漂うという欠点がある。

今まで掃除機を構えていたが世の中的には集塵機を装備するのが一般的らしいので自作することにした。


見にくいがスピンドルの横にホースを追加して左下の黒いハンディクリーナで吸いこむという単純なものである。ただしそのまま吸いこむとすぐにクリーナの内部が粉塵でつまってしまうので、青いカップが見えると思うがこれがサイクロンユニットで原理はこのあたり参照
遠心力で粉塵を分離してゴミはカップの底に溜まるようになっている。多くの製作者はこの下にペール缶などタンクを接続するが粉塵の量はそこまで多くないので省略した。ただ、一般的なサイクロンとちがって自分は中心の吸いこみ口のパイプの下を塞ぎ、横に開けた無数の小さな穴から吸うようにしている。これにより下に溜まった粉塵が巻き上げられて吸いこまれることを防止する。実際、6分ぐらいのMDF切削後クリーナーの内部に入った粉は目で見えるものはなかったので狙いは成功している。

集塵部は以下のようなユニットをスピンドルモータに装着する


よくある機構であるが、ここはスカート部に一般的にはブラシを使っている人が多いが、ブラシの隙間から空気が漏れて圧力が低下するためきれいに集塵するためにはクリーナーの出力をある程度強くする必要がある。ここは自分のオリジナルでスカートに画用紙で作成した蛇腹を採用している。これにより吸引すると加工面に蛇腹が密着し、吸いつくことで気圧をかなり下げることができるため、弱い吸引力でも集塵が可能になるというわけである。


稼働の様子


クリーナはそのままでは非常にうるさいので秋月電子のトライアック万能調光器キット(40A)を使って出力を絞っている。このキットを使う場合、クリーナはマイコン制御でない単純なもののほうがうまく行く。

走れそうな4台エントリー
クラシック
赤い彗星　：　4.883　優勝
追憶の黒影：　5.768
マウス
翠嵐　3.304　3位
MU-18T 探索のみ


クラシックは2012年から大会7連覇　日本国内の参加地区大会では20連勝を達成した。

クラシック


1985年のつくば科学万博で行われた世界大会の復刻迷路とのこと。最短経路を出すのはそれほど難しくないが、コースは長い直進区間や、当時としてはまだ普及していなかったと思われる斜め走行区間もしっかりと用意されていて現代でも十分に走りごたえのある迷路である。自分のマウスは最適経路は上画像の黄緑（優勝タイム）、ターン数最小モードでは北回りの経路を選んだ。北回りルートは走行難易度は低いが少し距離が長めになるためタイムは落ちるようだが、当時のVTRを見ても3位の方はこちらを選択している。ターンが遅ければ距離が長くても北回りのほうが速いはずなので、30年以上前の当時にそれを判断できるアルゴリズムがあったということになる。

マウス

前日からあまり調子が良くない。深夜2時まで粘ったが良くならず、当日もMU-18Tは最短はできず、翠嵐のほうも真ん中ぐらいのパラメータでしか走れなかった。その後の調べでスカートと路面の摩擦が大きくなっていて、修復すると少し戻った。MU-18Tのほうはその後の社内イベントではソフト、ハードを改良、最短成功率は少しづつ向上しているがφ3広角（対TPS601+4550)センサの姿勢制御があまりしっくりこない。考え方を変えてトレーサ的な強い補正をするほうがいいのかもしれない。

今大会はどの競技も1位と2位の争いが熾烈で面白かった。そして各方面負けず嫌いのチキンレースがまた始まるような気がする。ただ競技でもテクノロジーの進化の分野でもライバルがいるというのはプラスに思わなければならない。形はどうであれ、実力が拮抗していればあと自分がもう少し頑張れば追いぬけるというモチベーションを高めるのである。
（ただし、あまりにも凌駕しすぎると逆にモチベーションを失うパターンもある）

今年はAPEC 台湾と国際大会には出ているのだが国内の大会には未だ出ていない。ルール変更でどこかの地区大会で完走しないと全日本への出場権が与えられない。自分が唯一参加予定の中部地区大会は参加者のレベルが高く地区大会の中でももっとも難しい大会なので時間はあまりないが、せめて現状のマウスの体調は把握しておく。

久々に技術的記事を...

マウス（無印）
ソフトを2016年後半までタイムスリップさせた。どうも少しづつ修正していた制御系に狂いが生じて少し不安定になっている。差分を追ってもいまいち原因はわからないがホイールとバッテリを交換したことで少しタイヤの接地状態が変わり、現状の制御系にマッチしなくなった可能性がある。

クラシック
昨年の全日本以降、4走目以降のパラメータの成功率が低い。これはかなり限界に近いレベルになりどうしても滑りや瞬時的なトルク不足などでターン進入、脱出位置のズレなどでセンサの値が変化して壁のエッジ検出をミスする確率が増えることに起因する。

エッジ検出は従来4パターンぐらい場合分けしていたが、失敗時のデータを解析して場合分けを廃止して下記のようにシンプルにした。

これがどのケースでも従来手法よりいいとは限らないと思うが、少なくとも小さな迷路での成功率は少し向上したように見える。これ以外には絶対値でなく微分して相対的な変化率を見るというのも検討している。
センサに移動平均フィルタをかける人も多いと思うが自分は業務で出力結果は物理的意味を持たない愚作と教え込まれているので本業だけでなくマウスの信号処理に一切使っていない。というかフィルタ類すら現在のマウスではログ用以外にほとんど使っていない。

こういった設変は自分のなかでは堪どころとしてスライドに残すようにしている。

似た問題が起きた時に時間が経つとソフトを見ても、当時なぜそうしたかという根拠を忘れて間違った方向に進む事例が多いのである（例えば別のところを書き換えてエラーをエラーで消すなど）考え方を残すことはエンジニアリングでは重要な要素である。

突貫で観光プラン組んで招待組（中部勢）で十分老街という山岳の街へ

鉄道のみで行ける。
台北～瑞芳は縦貫線（JR東海で言うと東海道線に相当する主要幹線）　瑞芳～十分は平渓線（JRで言うと高山線のような非電化ローカル線）台北から所要時間約2時間。

十分の街並みは写真のように平渓線の周囲に土産物屋がならぶ独特の風景。これほど歩道のスレスレを列車が通過していく光景は最近の日本では見られない。

しばらく歩いて行くと台湾のナイアガラと呼ばれている十分瀑布という幅40M落差20Mの滝を見ることができる


もっと混んでいるかと思ったが平日の午前中なのかあまり人は多くなかった。因みに有名な九分はここからタクシーでも行けるぐらい近いので午前十分周辺散策→夕方過ぎに九分に向かうというのが王道プラン。

が、15:00過ぎには忠孝新生の電気街に戻って学生Gと合流。久々に来たが特に買うものは無し。


途中まで学生Gについていき西門というところを散策
雰囲気で言うといろいろな小さな雑貨屋や飲食店が並び原宿に似た感じだろうか。


その後ホテルに帰ろうかと思ったが近かったので去年断念した南京三民のパイナップルケーキ店（佳徳糕餅）へ閉店近くだが30分並んで買うことができた（ただし普通味以外全て売り切れだったが）

今大会は高校生部門、大学生部門、国際選手部門全て同じ迷路で行われるため朝に機体を置いて触れなくなって暇になった。

まずクラシック

赤い彗星
吸引探索も実装していたが前日の試走であまり安定しなかったので普通の速度で探索。
コースがあまり難しくなかったので予定のパラメータ（3走目）までは普通に走れた。

追憶の黒影
新たに投入したスコア式専用機体。探索は赤い彗星より速い。そして2走目は赤い彗星よりタイムがかなり遅いにもかかわらずスコアではこちらが上回った。なんとなくスコア式のコツが見えてきた感はあった。こちらも3走目でMaxで使いきってしまい少しずつ加速度や最高速度を弄って5走全て完走した。

ただ結果は3位。浅い探索で導出した経路が微妙に1,2位より遠回りになったようだ。

ハーフ
探索は問題なし、最短は最低パラメータのみ完走。日本では確実に走れるパラメータが今年も特定のターンで合わなかった。まあ予定通りといえば予定どおりだが。

こちらも結果は3位。

去年と変わらずどちらも3位。自分もだが上位2人の顔ぶれも去年とさほど変わらず。
ただ今年は日本からの一般参加の学生、社会人が増えて特にクラシックはエントリーの半分以上が日本人という現象になった。台湾でも日本とさほどマウスの技術レベルは変わらなくなったし、日本国内にも台湾大会の魅力は十分に伝わっていると感じるのでそろそろ我々招待組が果たしてきた役割も終わりかもしれない。

今年に入って3月のAPEC大会以来半年ぶりのマイクロマウス公式の大会参加になる。

今年は台風のおかげで涼しいので人のほうは調子はいい。
ただし出場マウスは3台あるので調整が相変わらずタイトになる。

クラシックは今回は地元学生が多く、かなり混んでいて15分に1回ほどしか試走できない。
最短の路面マッチングはあまりチェックできなかった。探索は全面走ってみて安定度をチェック。あまり速くすると滑るがといっても遅くするとスコアに影響するので片方は控えめ、もう片方は攻めで設定することにした。

ハーフはすべりやすいのは去年から判っているので日本のときの全力は諦める。こちらはほぼ我々国際参加選手のみでほぼ自由に調整ができるので、細かくターンの挙動を分析して合わせ込んだ。（具体的にはタイヤ直径の定義を0.2mm小さくする）など...

夜は台北でなく桃園市内の松坂屋の本館と良く似たデパートのようなところで食事。店もビュッフェ形式で柿安ダイニングと良く似ていた。

例によって審査員要員。今年は前日が東日本地区大会だった影響で参加人数も少なく各競技シリアル開催で終えることができた。自分はデモ走行という名のデバッグ。赤い彗星はあまり安定しない。ファンモータのブラシの擦れる音が大きくなっていて少し抵抗が大きいのか吸引力が落ちているようだった。要交換。黒影は赤い彗星から移植していない部分で駄目なところが見つかった。

最近は走り込み不足で刻々と変化する癖の傾向をつかみ切れていない。台湾大会２週間前ということで少し調整のギヤを上げることにする。

心は若いつもりでいても30後半になると悲しいほどに体力、集中力の低下を実感するようになる。7～8月熱中症で3回倒れた。健康診断結果で悪玉コレステロールが異常判定、その他心臓が不整脈検出、貧血とまるでマウスのバッテリーが劣化するかのごとく自分の体も壊れていく。

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ABU ロボコンで日本（東大）と中国（東北大）がほぼ同じ吸引機構を使用していた。学生ロボコンでも吸引自体は10年以上前からあるが最近になってマイクロマウスと同じように複数のチームが搭載するようになってきている。吸引マウスを初期からやっている自分には親近感を感じるが、両方とも加速度が非吸引の他国より高くベストタイムもよかった反面、無理にパラメータを上げすぎたのか成功率がイマイチになっていた。あと機体へのダメージが大きい（予期しない部分が破損する）ということもマウスと同じようだ。
マウサー的には優勝が6輪のベトナム（ロンリウムのタイヤ跡がひどいが）というのも面白かった。

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連休にしたことは4年前のマウスを改造

改造前


改造後


狙いと目的

・最近上位で流行のスタイルになってきているのでこの構成で赤い彗星を上回ることができるかを検証する。

・吸引ファンを駆動系に用いていたDC-X10S(1.5V)に換装したことにより長時間吸引に耐えられるようになった。ようは国際ルールで吸引探索をするためである。とはいっても電流は流れるのでファン径もハーフサイズと同じレベルまで小さくして負荷も小さくした。

・駆動モータを中型サイズのドローン用(7×20mm）に換装。これにより以前最短走行時に足りなかった電流を抑えた。ただしモータ温度はかなり上がるので耐えられないと判断した場合DC-X10S(3V)にするかもしれない。

・バッテリー変更。画像とちがうが 120mAh(20～30C) → 220mAh(50C)
中華メーカで名前は伏せるが赤い彗星の(160mAh)より電圧が下がるのが早いので劣っているかもしれない。セル間の電圧もすぐズレるので品質が良くない。

・ジャイロフィルタ定数変更。今では珍しい5VアナログのADXRS610が載っている。ちょっと走らせたところターンの角速度が1200deg/sを超えて値が張り付いてしまったので外付け抵抗を50kΩに変更してカットオフを緩和。1900deg/s程度まで耐えるようにした。

さてどこまでいけるか。まだ安定感はないがログを見ると調整次第でいいところまではいけそうなので台湾大会までに調整する。