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記事一覧 – 元Web屋のマイクロマウス製作記

キット編

マイクロマウスキット「Pi:Co classic3」を使って全日本大会での完走を目指します。

自作編

基板からマイクロマウスを自作して、全日本大会での完走を目指します。

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2019年マイクロマウス大会(全国大会)

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こんにちは岩本です。
今回は、ついに全国大会に参加してきました。

全国大会は毎度おなじ東京工芸大学で行われました。

大会前夜は、宿でマウスフィールドを広げて、マウスの動作確認を行いました。
いつもならここで、新しい走行パラメーターを追加するのですが、どこかにバクを仕込んで全国大会で走れなかったら目も当てられないので、プログラムを編集することはなく、前回の地区大会で完走実績のあるプログラムで挑戦しました。

その結果、タイムは27.761秒で26位でした。
少し惜しかったのは、フィールド間違いがあり走り直しになったのですが、走りなおしたほうが遅くなってしまいました。。。最高パラメーター安定しないのです。

大会後の懇親会では、大量のマウスが並べられて撮影会が行われました。
全国大会ということもあり、かなりのマウスが並べられて圧巻の光景です。

来年は、自作マウスを作成して、大会に出ていきたいと思います。
今は、マウスを作る為の加工機作成中です。

以上、今回はここまでです。

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全日本大会で完走しました – 元Web屋のマイクロマウス製作記 Part.11

ししかわです。

12/1 マイクロマウス全日本大会に出場しました。

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結果

5回のトライ中、探索走行と最短走行を1回ずつ成功しました!

走行の様子は下記YouTube Liveの録画から見れます。

本番の振り返りと反省
スラロームの調整不足

スタートから階段状のスラロームがたくさんあります。
動画を見るとよくわかりますが、私のマウスは「スラロームの誤差が蓄積して、壁に接触する」というパターンでの失敗が多かったです。
開発時は4マス*6マスの小さい迷路で走らせていたため、この誤差はほとんど気になりませんでした。
フルサイズの迷路でしっかり調整すべきだったと思います。

斜め走行まにあわず

前回の記事でマウスの斜め走行を紹介しましたが、135度ターンやV90度ターンを含む斜め走行の実装が終わりませんでした。
代わりに「直進→右旋回→左旋回→直進」を斜めに突っ切るパターンと、「直進→右旋回→直進」を大回り旋回するパターンの2つを用意しました。
しかし、これらのパターンに合致する経路がほとんど無かった上に、肝心の変換プログラムにバグがあり、
「経路最適化しようとするとマウスが走り出さない」という現象に見舞われました。
幸い経路最適化のON/OFFを切り替えられるようにしておいたので、無事に最短経路での走行も行うことができました。

本番で斜め走行を披露できなかったのは悔しいです。次回の自作マウス編ではしっかり実装していきたいです。

地道な対策が功を奏した

社員研修の修了要件は「全日本大会で完走すること」です。
今回、「確実に完走するための対策」を色々用意して望みました。

  • 袋小路ではマウスの背面を壁に当てて、ズレを補正する
  • 探索走行時の旋回はスラロームと超信地旋回どちらも用意する(スラロームで失敗したら超信地旋回で走る)
  • 最短走行時のパラメータはゆっくり(探索走行と同じ加速度/最高速度)のものも用意する
  • 最短走行時の経路最適化処理をOFFにできるようにする
  • ゴール座標はボタンで変えられるようにする(座標を間違って書き込んでしまっていたときの対策)
  • 操作方法のメモ(カンニングペーパー)を用意する

本番の迷路をマウスが上手く走れないときの対策はもちろんですが、
同時に人的な操作ミスや、プログラムにバグがあった場合の対策も考えて実行しました。
操作方法のメモまで持ち込むのはやりすぎかもしれませんが、
「ヒューマンエラーは必ず発生する」「ミスしたときの焦りがさらなるミスを招く」という気持ちで愚直にやりました。

用意した対策の中には結局使わなかったもの、使ったもの両方ありますが、
限られた時間で確実に完走するために色々なリスクを考えて対策を重ねるのは良いことで、今後も続けたいです。

技術交流

大会前日の試走会に併せて実施された「マウスパーティー」、本番後の「技術交流会」に参加して、
全国のマウサーの皆さんとお話してきました。

本番の走行では遠目にしか見れないマウスも、じっくり手にとって見せていただきました。
どの開発者の方も「ここはこうしたい!」という強いこだわりを持って開発されているのが伝わってきました。
開発の苦労話なども聞けてとても参考になりました。

余談

今回の迷路、なんと「マイクロマウス記録認定証」でおなじみの迷路です!

「40周年にふさわしい迷路を」という理由で採用したとのことでした(実行委員長の鈴木先生談)。

40周年の節目となった今回の大会ですが、運営の「今後もいつもどおりやっていきます」というメッセージが印象に残っています。
テレビではNHKロボコンのような華やかな大会が注目されがちですが、
一方マイクロマウスのように40年間ルールもほぼ変えずに続く大会の存在は
「開発者の技術伝承」「その年々の技術動向を占う試金石」のような役割を担うのだなあという思いです。

以上で、マイクロマウス研修(キット編)は一区切りです。
次回からは基板から作る自作マウス編です。がんばります!!

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持ち運び用クラシックマウスフィールド製作2(岩本)

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こんにちは岩本です。

前回に引き続き、フィールド製作です。

前回作ったver.1のダメだったポイント
 1.重りを置かずに外に出しとくとそり返る。
 2.板厚厚すぎて、キャリーケースにあまり入らない。
 3.凹みやすいリスクがある。
 4.ダボの穴位置たまにミスってる(加工時のそり返り・バリの影響でずれたようです。)

上記の問題を解消するために材料を見直しました。
材料は、やはり初心に戻りベニヤ板にすることにしました。強度はファルカタ材よりありますし、板厚も薄くできます。
取り敢えず、容積を稼ぐため板厚は2.5㎜の薄いタイプにし、屋外に出す予定もないので、安いラワンT2の方にしました。
また、板は嵌めあいの時に誤差で隙間が出来るのを予防するため、□360と□359の2種類あったほうが良いです。
なお、ホームセンターでカットしてもらった板材は若干寸法が出ていないので、紙やすりで微調整します。

木工ボンドで板を張り合わせたら、穴位置はいつもの様にジグ使って、φ9ハンドドリルでどんどん開けていきます。
ちなみに、結構張り合わせる難易度が高かったです。木材の端材で簡易的なジグを作って位置決めをしましたが、結構ズレて、鉋や紙やすりで調整しました。
今回は穴をジグで加工していますが、ホームセンターなどで、ワークの大きなレーザー加工機とかを借りれるなら、穴位置が決まるので、その方が綺麗に張り合わせられると思います。

普通に薄いベニヤ板を使うと半端なく反りかえってしまいますが、ベニヤ板の繊維の向きを交互になるように重ねて接着すると結構とそり返らなくなります。
今回は縦横縦と3枚を重ね合わせて、7.5㎜の板にしました。ファルカタ材の時と比較して-4.5㎜サイズダウン出来ました。
また、ダボの穴位置問題を解決するためにベニヤ板を接着する時に、5㎜程ずつずらして接着することで、嵌めあいを作りました。(いわゆるフローリング板の様な構造です。)
これにより、ダボも減らせるので、加工の手間が減りますし、部品点数が減るので組立時間も多少減らせます。

最後に柱の高さが約10㎜ある為、高さを上げる必要があります。
高さを稼ぐために足をマジックテープで取り付けようと、試しにメスのマジックテープを張り付けてみたところ、すごく丁度いい高さになったので、取り敢えず完成としました。
もう一つ、マジックテープにした理由は、重ねて持ち運ぶ時、板同士の緩衝材にもなると考えたためです。
しかし、足を取り付ける必要がなくなった今、滑り止めのゴム系でも良かったかも…。まぁ、それは、今度試します。

これで完成です。
取り敢えず、ケースに6枚入れてみた感じこんな感じになりました。
結構余裕があるので、9枚余裕で入りそうです。

今の所外に放置していてもそり返ってきません。
段差も全面嵌め合わさっている為全く出来ませんし、ある意味大会フィールドより綺麗かもしれません。
こんなぬるま湯フィールドで調整していたらもしかして、大会フィールドで段差に泣くことになるかも…
まぁ、それは置いといて、皆さんも是非、作ってみてください。

◆使用材料
・ベニヤ板t2.5mm(ラワンT2)
・木工用ボンド
・ニッペホームプロダクツ製 水性フレッシュワイド【つやなしブラック】
・適当なアルミ(ジグ用)

◆使用道具
・cnc
・紙やすり(+端材の角材)
・鉋
・ハンドドリル(φ9ドリル)

以上。今回はここまでです。

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2019年マイクロマウス大会(九州・中部地区大会)

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こんにちは岩本です。
本日は、九州・中部地区大会に参加してきました。
この2つの大会、日程が1日しか違わないので、中々きつかったです。。。

【大会概要】
九州地区大会・・・10/26(土) 会場:熊本高等専門学校
中部地区大会・・・10/27(日) 会場:名古屋工学院専門学校

◆九州地区大会
九州地区大会の結果、4位でした!
また、PI:COでは一番早かったため、PI:CO杯優勝も頂き、ペヤングホットプレートも貰えました。
今回の大会では、今までのプログラムを殆ど消して、作り直しました。その甲斐あって、やっと最短走行が出来るようになりました。

◆中部地区大会
中部地区大会の結果は、10位でした。やはり中部地区はレベルが高いですね。。。
一応、今回もPI:COの中では最速で走れました!

◆今後の予定
今回、最短で走るようにはなりましたが、まだまだ、最高速度を上げていくと安定しないため、壁補正やら、加速度辺りを調整していきたいと思います。

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マイクロマウス九州地区大会、中部地区大会に出場しました – 元Web屋のマイクロマウス製作記 Part.8

ししかわです。

社員研修の一環で、マイクロマウスキット「Pi:Co Classic3」を使ってマイクロマウスの大会に出場します。

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10/26(土)九州地区大会、10/27(日)中部地区大会に出場しましたので報告します。2泊3日のツアーを組んでの参加でした。

東日本地区大会北陸信越地区大会では完走はしているものの、最短走行には一度も成功していません。そこで今回も「最短走行を成功させる」ことを目標にしました。

戦績

今回出場した2大会の戦績サマリです。

  • 両大会とも最短走行で完走できました!
  • さらに九州地区大会では初めて5回とも完走できました!

それぞれで目標を達成し、良い成績を残せましたが、課題もあります。以下、各大会の詳細です。

九州地区大会

10/26(土)熊本高等専門学校にて九州地区大会が開催されました。高専の学園祭が開催されており、賑やかな雰囲気の中の開催でした。

MAXパラメータで完走…しかし

私のPi:Coは順調な走りを見せてくれました。1走目で探索走行、2走目で最短走行が成功。さらに3走目では一番速いパラメータを使った最短走行もできました。

しかし、言い換えればそこで用意したパラメータを使い切った形になります。

結果、5走目でわずかにタイムが伸びましたが、アールティの同僚(同じくPi:Coで出走)岩本さんに1秒近い差を付けて負けてしまいました。今回は「最短経路で完走」が目標だったので、速く走るためのチューニングまで手が回らなかったのが敗因です。

正直、負けてめちゃくちゃ悔しいです!同じキットを使っているだけに、技術力の差がはっきり可視化されている感じが一層悔しさを引き立てますね…。

かなり安定して走れるようにはなったので、全日本大会ではより速く走れるようにがんばります。斜め走行にもチャレンジしていきます。

アールティ全社員完走!

本大会でnomuraさんとshotaさんが完走しました。これで研修中のアールティ社員は全員、地区大会で完走し、全日本大会への切符を手にしました。
皆揃って全日本大会に進むことができ、嬉しいです!

中部地区大会

10/27(日)名古屋工学院専門学校にて中部地区大会が開催されました。こちらも高専の学園祭期間中の開催でした(来客の方がマイクロマウスを目にする機会になってとても良いですね!)

中部地区は参加者が多く、クラシックマウスで55名エントリーがありました。私は3番目の出走でした。

出走前のトラブル…電源が付かない

九州では良い成績だったのでこのまま中部も…と思っていたら、トラブルに見舞われました。

大会当日の朝、会場にて。マウスのスイッチをONにしても電源が付きません。「おかしいな、バッテリーは満充電にしてあるはず…」と思い基板を見たら、三端子レギュレータの足のはんだが欠けて、部品が剥がれてしまっていました。

この部品は組み立ての際にトラブルがあり、強引にはんだを盛って接続していました。こんなところで伏線を回収することになるとは!
幸い、同僚がはんだごてを持参してくれていたため、その場で再度はんだ付けできましたが、かなり焦りました…。

「壊れるかもと思った所は、かならず壊れる」という格言を思い出します。全日本で同じトラブルが置きないように、ここはちゃんと付け直したいと思います。

段差で引っかかる

1、2走目では探索走行に失敗しました。いずれも床の段差に引っかかって失速したのが原因です。3走目で運良く成功しましたが、探索走行の失敗は時間のロスも多く、5走目スタートする前に時間切れになってしまいました。

現在、段差を越える確率は6~7割といったところです。先日の段差対策が効いているのは間違いありませんが、同じPi:Coでも、この段差をすんなり越えている機体もあったので、もっと安定させられるはずです。他の人にアドバイスをもらいながら機体の調整もしていきます。

全日本大会の目標

次はいよいよ全日本大会です。大会に向けた目標は次のとおりです。

  • 完走する(Pi:Co研修の修了要件なので、かならず!)
  • 最短経路で完走する
  • 斜め走行を使って完走する

先日の計画にあったDCマウスの自作に向けた準備は一旦保留とし、Pi:Coのパフォーマンスを引き出すことに注力したいと思います。
引き続きがんばります!

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持ち運び用クラシックマウスフィールド製作1(岩本)

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こんにちは岩本です。

本日は、簡単に作れる持ち運び用クラシックマウスフィールドを作ったのでご紹介です。
まずフィールドを作る際に最初に用意したのは、キャリーケースでした。
持ち運ぶと言うコンセプト的に入れ物に入るかどうかが絶対条件でした。
と言うことで、こちらのキャリーケースを購入しました。
このキャリーケースなんと、内寸450×390で、クッションなんかを入れても丁度360×360のフィールドが入ります。
まるで、マウスフィールドを入れるためとしか思えないピッタリ感です。

さて、無事1枚当たりのフィールドサイズが決まったところで、材質検討です。
今回、持ち運びと言うことで、軽さ重視で検討し、ファルカタ材を使用することにしました。
ファルカタ材は、軽量で加工性が良い材料です。その代わり、耐久性が低く、凹みやすい等の問題もあるのですが、今回初めて製作するので使ってみて判断することにしました。
今回、購入したのは、t12のファルカタ材です。マウスの柱は10㎜程差し込むため、t10㎜以上の厚さが欲しかったためです。
材料カットは、大体どこのホームセンターでも行ってくれるため、360×360でカットしてもらいます。
後は、穴を180×180でφ9㎜で4か所穴をあけます。CNC等で、ジグを作ると大量に作るとき楽です。
塗料はマイクロマウスのHPで使用していた塗料(ニッペホームプロダクツ製 水性フレッシュワイド【つやなしブラック】)を使用しました。

ただ、フィールドを並べただけだと、段差が結構あるのでダボ繋ぎを付けることにしました。
穴を開けるだけで良いので、比較的楽に加工できます。こちらもジグがあると楽です。

繋ぎ合わせるとこんな感じで完成です。写真は4枚組ですが最終的に9枚作成して、5×5のフィールドにしました。
暫く使ってみた感じ、そこまで大きな段差もなく走れております。しかし、ずっと出したままにしているとやはりそり返ってきて、段差が出てきてしまいます。
後、何となくカッコいいと思って全面に塗料塗ったら板同士が引っ付いてしまって、間に紙を挟まなきゃいけなくなってしまったのはご愛敬。

キャリーケースに入れるとこんな感じです。板厚を少し厚くしすぎて、9枚入れるとちょっとオーバー気味。
重さもキャリーケースであれば、そこまで気にならなかったので、次のモデルは容積を気にして製作しようと思います。

『マウスフィールド欲しいけど置く場所がない人』や『大会前日入りしたけどホテルで走らせたい人』は、是非作ってみてください。

以上

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北陸信越地区大会に出場しました – 元Web屋のマイクロマウス製作記 Part.5

ししかわです。

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9/15(日)マイクロマウス北陸信越地区大会に出場しました。

東日本地区大会に続き2度目の大会参加です。

前回の大会で一度完走しているため、今回は「最短走行を成功させること」が目標です。

前回、探索走行中に壁を誤認識したためにマップが壊れてしまい、最短走行で壁に正面衝突するミスをしていました。その対策として、今回は壁認識のしきい値もしっかり調整し、試走会では「迷路のマップが正しく作れているか」の確認を重点的に行いました。

結果は、

  • 1走目の探索走行で迷路を完走し、タイムは43.362秒でした。
  • 残りの4回は最短走行で挑みましたが、すべて失敗しました。

ということで、完走はしたものの目標達成ならずでした…

今回の最短走行失敗の原因は「床の段差」です。

画像は今回の大会で使われた迷路です。ゴールへたどり着く経路は何通りかありますが、私の探索アルゴリズムでは南側のルートを最短と認識しました。

すると画像中の黄色い丸のポイントで矢印の方向へ加速をするのですが、ここはちょうど床板の継ぎ目にあたります(x7->x8)。ここに僅かな段差が生まれています。

ちょうど段差があるところで加速しようとしたために、タイヤがスリップして想定した距離を進みません。その結果、次の曲がり角で壁にぶつかりました。

この段差、先輩方に「段差にやられました」というと「あ〜わかる」という反応をいただけるくらいには、あるあるな失敗原因のようです。

大会規定では「壁および床面には1mm程度の隙間あるいは段差が生じることがある。」という文面でしっかりルール化されていますので、多少の段差があっても確実に走れるような制御が必要です。

前回の壁の誤認識といい、今回のスリップといい、練習では気づかなかった原因で失敗してしまいました。失敗が起きてから「なるほどそういうのもあるのか〜勉強になるな〜」ではお粗末なので、起きうるトラブルをもっと調べてあらかじめ対策を建てないとですね…。

2度出場してみて、大会の上位ランカーの走りを見ると「速く走ること」に目が行きがちですが、競技の本質はむしろ自律性、頑健性にあるのだと実感しています。実際、今回の特別賞は「壁にぶつかるなどして迷っても自己位置推定で経路に復帰できる」という機能を実装した方が受賞されていました。実世界のいろいろなエラー(機械、電気、ソフトウェアはてはヒューマンエラーまで…)に立ち向かうのは一筋縄では行かないですが、一つずつ乗り越えていきたいと思います。

次回は東北地区大会(10/13)です。まだ時間があるのでプログラムを見直しつつ、今度こそ確実に最短走行を成功させます!

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マイクロマウス研修 Part15(岩本)

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こんにちは岩本です。
今回は、音楽を奏でていきたいと思います。

まず、音楽を鳴らすには、音程を作成する必要があります。
音は、オクターブ毎に2倍されていき、音階は12個なので図の様に計算していけば、欲しい音が出るようになると思います。
ちなみに私は周波数220-7902の5オクターブ分の音階を用意しました。

 
音楽は余り分からないのですが、一応、音楽の速度と音符の長さとかは定義してみました。

 

取り敢えず、スパーマ〇オっぽい音がなる様になりました。
ちなみに、私のPI:COはスーパーピーコと言う名前にしています。

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マイクロマウス研修 Part14(岩本)

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こんにちは岩本です。
今回からプログラムの編集をして行きたいと思います。
PI:CO を買われた方だと分かると思うのですがPI:COのサンプルプログラムでゴールを変えるとき、parameters.hの中を編集してゴール地点を変える必要があります。
しかし、ゴールを変えて実験したりする時に、わざわざビルドし直すのもめんどくさいので、ゴールの座標をPI:COのスイッチで変更できるようにしたいと思います。
まずは、parameters.hの中のGOAL_XとGOAL_Yを変数にしたいため、取り敢えずコメントアウトさせます。

 

今回、色んなところでGOALの値を使うので、グローバル変数として定義します。
PI:COのサンプルプログラムでは、glob_var.hで纏めて定義されていますので、同じように追加します。

 

取り敢えず、PiCoClassic3.cの中のメイン関数の所で、初期値を1としておきました。

 

次に、PiCoClassic3.cの中のswitch関数の空いてるところに、GOAL変更のモードを追加します。
プログラムの内容は、モード選択の時に使った無限ループを殆どそのまま突っ込みました。
変えたところと言えば、変数をGOAL_X(またはY)に変更したとこと、180行目から184行目でLEDが点滅するようにしたところくらいです。
点滅にしているのは、走行モードを選択しているのか、パラメータを変更しているのか見分けがつくようにするためです。

 

たったこれだけで、ゴール変更が簡単に変更できました!!
テスト走行の時に便利なので私的には、是非入れときたい機能です。
でわでわ、今回はここまです。

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