つくばチャレンジ2010
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2010年の内村研つくば班の取り組み
・ 5月 過去のつくばチャレンジ出場ロボットの調査と研究 | |
・ 6月 製作開始 | |
・ 7月 第1回実験走行を見学、機器の扱い方の勉強、準備段階 | |
・ 8月 開発段階、オドメトリによる自律走行が可能になる | |
・ 9月 第2・3回実験走行に参加、改良段階 | |
・10月 第4回実験走行に参加、ジャイロオドメトリにより飛躍的に自己位置推定精度向上 | |
・11月 第5~8回実験走行に参加、つくばチャレンジ2010に出場、初参加にしてトライアル突破という快挙を果たす。 |
月ごとの取り組み
・5月
自分たちが製作するロボットの搭載センサや、自己位置を取得する手段を決めるために、過去のつくばチャレンジに出場した機体の調査を行い、製作するロボットの仕様を決定した。自己位置推定はICPスキャンマッチングとGPS、ジャイロセンサを使用したオドメトリで行うこととなった。
・6月
中旬頃、ベースとなる台車ロボット(BlackShip)とLRF等のセンサ類が届き、製作が本格的にスタートした。▲BlackShip
つくばチャレンジ会場(つくば駅前とつくば中央公園、つくばエキスポセンター周辺)の下見を行い、コースの状態とGPSの衛星がどの程度見えるか等の調査を行った。
▲コース下見の様子
・7月
各機器の動作チェックを行い、それらの扱い方をマニュアルを元に学び、使用方法を理解すること、今回使用するアルゴリズムに関する論文を読み理解することが活動の中心となった。また、走行台車は所々改良の必要があると判断し、駆動輪と従動輪の交換することとなりそれらの選定、取り付けるためのハブの設計が行われた。
▲LRF(SICK製)の動作テスト ▲交換された従動輪
新たに、振動ジャイロ・加速度計・GPS・地磁気方位計を有する慣性センサユニット(IMU)を入手した。
7月24日に行われた第1回実験走行を見学し、走行を行う流れや、実際にロボットがどのようにコースを進むのか、等の情報を集めた。
▲第1回実験走行の様子
・8月
走行台車を速度制御するため組み込みマイコンを導入、自律移動を行うためのウェイポイント追従プログラムを作成、遂に自律走行が可能となったが課題が山積みであった。先月届いたIMUの精度確認の実験が行われた。IMUには地磁気方位計・GPSのデータを元に姿勢センサの情報を修正するモードがあるのだが、学校周辺では地磁気方位計・GPSの精度が極めて悪く、それらを使用して姿勢情報の修正を行うモードは使用に耐えなかった。特にGPSは今回のつくばチャレンジコースにおいて衛星が見える部分が多くないので、今回地磁気方位計とGPSによる修正モードの使用はやめることとした。
ICPスキャンマッチングに関する論文読解が終了、ICPスキャンマッチングプログラムの開発がスタートする。
・9月
ロボットの外装の製作を行い、9月4日に行われた第2回実験走行に参加した。しかしながらデバッグ不足、直前に書き変えたプログラムのバグ等が原因でまともに走行することができなかった。実験走行の反省点から走行プログラムの改良、ハード面の改良を行い、またマップデータ計測を行うLRFスキャンプログラムが完成した。 9月26日に行われた実験走行に参加。ジョイスティック(ゲームパッド)による手動操作で走行を行い、マップデータの計測を行った。
▲完成したロボットの外装 ▲ゲームパッドによる走行
・10月
10月15日に行われた実験走行に参加。オドメトリによる自律走行を行ってみるが、方位角が直ぐにずれてしまい、自律走行はほとんど行えなかった。 慣性センサユニットのドリフト補正プログラムを修正し、走行プログラムと統合。慣性センサユニットでの方位角の計測が可能となり、オドメトリによる自己位置推定の精度が向上した。・11月
11月6日に行われた実験走行に参加。ジャイロオドメトリのみによる自律走行を行ったが、ウェイポイントの配置位置が原因で茂みに突っ込む等の問題が発生、ウェイポイントの配置位置の見直しを行うこととなった。14日の実験走行ではウェイポイント調節を主に行った。 障害物回避のプログラムが完成し、11月16日からの実験走行では障害物回避のプログラムのデバッグ・調整とウェイポイントの配置位置の調整を行った。ICPスキャンマッチングのプログラムはデバッグが間に合わずつくばチャレンジでの使用を断念することとなった。11月17日のトライアルでは,見事240mのコースを走破したので,トライアル終了後ウェイポイントの修正を行った。
11月18日のファイナルでは,トライアルのゴールの先を右折した直後に脱輪した。コースに復帰したが,その後,予定コースから外れ,車止めゲートが障害となって前進,後退を何度も繰り返した。やっと回避したときには,オドメトリの誤差が累積し,ガードレールに衝突して走行を中止した。
▲つくばチャレンジファイナル走行の様子
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