ロボット KHR-1 製作日記 Part 37(2017.2〜 )

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Last Update Feb 3, 2017

My Robot `BLACK TIGERs`

「BLACK TIGER 12」フットユニット(KHR-2HV)への変更 2017.1 

KHR-1⇒KHR-2HV化(KRS-2350HV×4):KHR Standard 機


「BLACK TIGER NEO」足裏を Bathtab Large から Bathtab+Large Sole に交換・スイッチ移設 2017.1 

(自作機体:Open Class 機 3kg以下:自律バトル機能搭載)


「BLACK TIGER NEO2(α6)」足裏をBathtab LargeからBathtab+Large Soleに交換・自律バトル機能搭載 2017.1

(自作機体:Open Class 機 3kg以下:自律バトル機能搭載)


「BLACK TIGER β4」脚伸長、腕先変更(β1仕様) 2014.3

KHR-2HV 改造機(KRS-2350HV×6, KRS-4013HV×8):Open Class 機 2kg以下


「BLACK TIGER L44」 踝の追加 2016.1  

(新型4脚機体:16軸)

製作機体「BLACK TIGERs」の解説



ロボットを製作してみたいと考えていたが、初心者には入門のハードルが高く難しかった。秋葉原のツクモパソコン本店3階のロボット専門店「ロボット王国」 で、近藤科学 から組み立てキット「KHR-1」 が発売されたことを知り購入して製作にチャレンジすることにした(2004.8.1)。

作者 の技量は、パソコンについてはそこそこ理解できているが、ロボットについては知識がほとんどなかった。製作の過程を製作日記としてまとめて記録することにした(2004.8.21)。

KHR-1は2004年9月19日に完成した。KHR-1には、様々なオプションパーツが発売されているが、その後、それらを購入し 「KHR-1」を改造 して、KHR-1をベースとした改造機体「BLACK TIGER」 を完成させた(2006.6.3)。その完成を機会に2006年6月から2足歩行ロボットの競技会への参加 をはじめた。

「BLACK TIGER」の運動能力、パワーが十分でないことから、2006年12月3日に、ハイパワーのサーボモーターを使用した新オリジナル機体「BLACK TIGER NEO」 の製作を開始した。新機体のプロトタイプは2006年12月31日に完成した。新機体の改良とモーションの改良を継続しつつ、2007年9月25日には自律(バトル)機能のため センサーボードを搭載 した。自律バトルシステムのプロトタイプは2007年12月22日に完成し、現在も自律(バトル)機能の強化を継続している(2009.9.1)。また、2009年12月から 多脚機体 の製作を開始している。

このサイト(日記)の内容は作者のメモ/ノートとして書いたものです。後日、まとめて ページ (Robot Contents) を作成している。内容が多くなりすぎて分かりにくくなったので、内容の解説ページ 「ロボットページの解説」 「製作機体 BLACK TIGERsの解説」 を作成した。また、動画の投稿掲載 もしている。二足歩行ロボットの製作にチャレンジしようとする方々の参考になれば幸いです。

マイロボットの改造/製作の系図  My KHR-1 Evolution マイロボット写真集 製作機体「BLACK TIGERs」の解説

ロボット KHR-1 製作日記 Part 36(2016.1〜2017.2)
ロボット KHR-1 製作日記 Part 35(2015.1〜12)
ロボット KHR-1 製作日記 Part 34(2014.1〜12)

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[あとがき(もう一つのロボット日記)] [更新履歴] [Robot Contents] [Top Page] [IKETOMU Robot Antenna][YouTube-IKETOMU's Channel][Robot Goods Link Site(ロボット・おもしろ・便利・お役立ち・グッズ・リンクサイト)]
月日年内容
3/25/2017
「BLACK TIGER NEO, NOE2」の製作

NEO2モーションの修正とセンサールールの修正
(1)攻撃後に移動すると標的とは逆方向に回って探索をする⇒探索の旋回を逆方向に変更した
(2)2回旋回後に後ろに転倒しやすい⇒最後の1つ前のHPポジションを前傾にする。ロール軸のジャイロ設定が逆になっていたので修正。

U4SP4SHDDAの自律動作試験結果その2
@旋回後の転倒はなくなった。
A攻撃後の移動と探索方向が概ね一致するようになった。
B攻撃後の移動は前攻撃と概ね反対方向に移動している
C捕捉の誤作動なし D攻撃の誤作動が若干認められる E全体的によくなった

腕に取り付けたPSDが破損しやすいので、ガードを付けてみた。超音波センサーには影響ないことを確認した。



3/24/2017
「BLACK TIGER NEO, NOE2」の製作

NEO2モーションの修正とセンサールールの修正
(1)NEO2のモーション修正(前進、旋回4回)
旋回4回後に転倒する⇒旋回2回を繰り返す
M55旋回J右EAJT4回⇒2回、M58J左反転EAJT4回⇒2回
(2)後方攻撃後のモーション
現状は横移動してから旋回4回であるが、攻撃重視から旋回後すぐに攻撃できるようにした
⇒修正案は横移動なしで旋回4回(旋回2回を2回)
(4)右旋回前拳右上J⇒旋回2回+前拳右上Jに変更、左旋回前拳左上Jも同様に変更して、旋回の精度を高めた
(5)状況2戦略1の攻撃後の移動モーションをM50右横4歩に、状況3戦略2の攻撃後の移動モーションをM53にして、攻撃後の移動が偏らないようにした
(1)(2)(3)(4)(5)を変更してU4SP4SHDDAを作成した。

U4SP4SHDDAの自律動作試験結果
@攻撃後に移動すると標的とは逆方向に回って探索をする
A2回旋回後に後ろに転倒しやすい

「BLACK TIGER β」は自律競技向けにセンサーボードを搭載し、PSD4個と超音波線センサーを搭載しているので、自律バトルでがきるように改作してみることにした。

3/8/2017
「BLACK TIGER NEO, NOE2」の製作

攻撃2回繰り返しはUSS優先とPSD優先を各1回にして、捕捉を2回にするなど簡素化する=U4SP4SHDD@の 捕捉の2回繰り返しは効果あり。その結果を踏まえて

捕捉3回はどうか?また、攻撃をしないことがあったので、USSを2回PSDを1回にする=USS優先2回、PSD1回、捕捉USS&PSDダブル感知3回⇒U4WP4SHDT@作成

ここまでを整理して
BTNEOモーション配置表、BTNEO2モーション配置表を作成
感知範囲を確認
USSの距離再々設定(近距離ほど設定値が小さい)
攻撃:0〜65⇒0〜60⇒0〜50(20p)
捕捉:66〜90⇒61〜300⇒51〜300(100p)⇒51〜400*(130p)
探索:使用せず
PSDの距離再々設定(近距離ほど設定値が大きい)
攻撃:1200〜4095⇒1300〜4095⇒1600〜4095(20p)
捕捉:500〜1199⇒400〜1299⇒400〜1599(100p)⇒300〜1599*(130p)
探索:0〜499⇒0〜399⇒0〜399⇒0〜299*

U4SP4SHDD@とU4WP4SHDT@を印刷してチェック

今後の検討課題

(1)U4SP4SHDD@とU4WP4SHDT@の自律バトル比較試験
捕捉が確実か?誤作動はないか?
捕捉が確実で誤作動がなければ、さらに感知範囲を広げられるか?

(2)NEO&NEO2のモーション修正(前進、旋回4回)
旋回4回後に転倒する⇒旋回2回を繰り返す

(3)後方攻撃後のモーション
現状は横移動してから旋回4回(旋回2回を2回)⇒修正案は旋回4回(旋回2回を2回)して左右の攻撃

3/7/2017
「BLACK TIGER NEO, NOE2」の製作

(12)「NEO2」によるU4SP4SHDD@の自律バトル試験結果
案Aダブル感知とするなら、攻撃と同じに、捕捉を連続して2回繰り返してはどうか?ただ、攻撃2回繰り返しはUSS優先とPSD優先を各1回にして、捕捉を2回にするなど簡素化する。
U4SP4SHDD@

捕捉が良くなったので、2回繰り返しは効果あり。捕捉の誤作動があった。攻撃をしないことがあった。 起上りの誤作動があった(両面起上りモーションのチェック)。旋回4回の後で転倒したので、モーションの修正の必要あり。

(13)「NEO」によるU4SP4SHDD@の自律バトル試験結果
捕捉が良くなっている。旋回4回の後で転倒したので、モーションの修正の必要あり。NEOは歩行モーションがよくない。「NEO」はやはり引退させるべきか?

捕捉の2回繰り返しは効果あり。捕捉3回はどうか?また、攻撃をしないことがあったので、USSを2回PSDを1回にするか?

3/6/2017
「BLACK TIGER NEO, NOE2」の製作

(10)「NEO2」によるU4WP4WHD2Aの自律バトル再試験
捕捉ができていない。

(11)「NEO2」によるU4WP4WHP@の自律バトル再試結果
PSDのみの捕捉はダブルの捕捉よりもよい。ただし、誤作動もある。

本自律バトルシステムの欠点はセンサーボードの稼働電圧が3.3Vであること。PSDは5Vが標準。USSも5Vでも使用可能。これがPSDの能力が十分に発揮されない原因と思われる。
ダブル捕捉は十分ではないが、誤作動はほとんどない。PSDのみの場合は捕捉は良くなるが、誤作動もある。要検討。

案@ダブル感知とするなら、攻撃と同じに、捕捉を連続して2回繰り返してはどうか?
U4WP4WHDD2A

案Aダブル感知とするなら、攻撃と同じに、捕捉を連続して2回繰り返してはどうか?ただ、攻撃2回繰り返しはUSS優先とPSD優先を各1回にして、捕捉を2回にするなど簡素化する。
U4SP4SHDD@

案Bダブル感知とするなら、もっと範囲を広めてもよいのではないか。今は1mであるが1.3mに広めてみるか?USS:400、PSD:300⇒U4WP4WHD2B
USSの距離再々設定(近距離ほど設定値が小さい)
攻撃:0〜65⇒0〜60⇒0〜50(20p)
捕捉:66〜90⇒61〜300⇒51〜300⇒51〜400*(130p)
探索:使用せず
PSDの距離再々設定(近距離ほど設定値が大きい)
攻撃:1200〜4095⇒1300〜4095⇒1600〜4095(20p)
捕捉:500〜1199⇒400〜1299⇒400〜1599⇒300〜1599*(130p)
探索:0〜499⇒0〜399⇒0〜399⇒0〜299*(130p)

3/5/2017
「BLACK TIGER NEO, NOE2」の製作

(5)「NEO2」によるU4WP4WHD2Aの自律バトル試験
No31PSD不良発見⇒新品と交換
スタート10歩=57p、再スタート6歩=35p、「NEO2」の歩幅は「NEO」より小さい。
捕捉が甘い。
攻撃が届いていない。攻撃の誤作動が多い。⇒設定値を変更

USSの距離再設定(近距離ほど設定値が小さい)
攻撃:0〜65⇒0〜60⇒0〜50
捕捉:66〜90⇒61〜300⇒51〜300
探索:使用せず

PSDの距離再設定(近距離ほど設定値が大きい)
攻撃:1200〜4095⇒1300〜4095⇒1600〜4095
捕捉:500〜1199⇒400〜1299⇒400〜1599
探索:0〜499⇒0〜399⇒0〜399

なお、捕捉はPSDとUSSのダブル感知で誤作動を防止

(6)「NEO2」によるU4WP4WHD2Aの自律バトル試験結果
攻撃は届いているので、攻撃の設定値はOK。
捕捉の誤作動はないが、捕捉をほとんどしていない。
PSDとUSSのダブル感知で誤作動を防止しているが、ダブル感知をはずしてみる。⇒U4WP4WHS@

(7)「NEO2」によるU4WP4WHS@の自律バトル試験結果
ダブル感知を外すと、捕捉の誤作動が激しい。明るい方向へ移動したのでPSDの誤作動と考えられる?捕捉はUSSのみで試してみる。⇒U4WP4WHU@

(8)「NEO2」によるU4WP4WHU@の自律バトル試験結果
USSのみの捕捉の誤作動が激しい。同じ方向へ移動したのでPSDの誤作動ではないかもしれない。捕捉をPSDのみで試してみる。⇒U4WP4WHP@

(9)「NEO2」によるU4WP4WHP@の自律バトル試結果
PSDのみの捕捉の誤作動は少ない

捕捉を中心としたセンシングのまとめ。
捕捉はPSDで、攻撃はUSSがべストか?
捕捉1はUSSとPSDダブル、捕捉2はPSDのみの方法もある⇒意味がないか

3/4/2017
「BLACK TIGER NEO, NOE2」の製作

(3)今後のPSD及びUSSの設定値
前提:攻撃は20p以内、捕捉は1m

USSの距離設定(近距離ほど設定値が小さい)
攻撃:0〜65⇒0〜60
捕捉:66〜90⇒61〜300
探索:使用せず

PSDの距離設定(近距離ほど設定値が大きい)
攻撃:1200〜4095⇒1300〜4095,
捕捉:500〜1199⇒400〜1299
探索:0〜499⇒0〜399

なお、捕捉はPSDとUSSのダブル感知で誤作動を防止

(4)センサールールの作成
上記の設定値でセンサールールを作成
再スタートを想定した前進6歩のモーション(M33)を作成して、PSD・USSの前後同時で再スタートするように状況1にルール3(PSD,4(USS)を追加

3/3/2017
「BLACK TIGER NEO, NOE2」の製作

(1)「NEO2」のHPの腕を真下に修正

(2)センサーの感度測定
@USSセンサーの距離と測定値
USSセンサー(LV-MaxSonar-EZ1)No13と本の距離のセンサー値を5回測定して平均値を求めた。
15cm:44
20cm:51
25cm:65
30cm:84
35cm:105
40cm:113
45cm:133
50cm:146
55cm:164
60cm:177
70cm:215
80cm:234
90cm:281
100cm:304*
110cm:344*
120cm:372*
130p:404*
140cm:435*
150cm:469*
160cm:500*
170cm:534*
180cm:560*
190cm:576*
200cm:626*
前回の45pまでの測定値とほぼ同じ。*は測定値がばらつく。
PSDの問題点は3.3Vで使用していること。本来は5V仕様なので、性能が発揮されていない。センサーボードの出力は3.3V。これがPSD使用の最大の問題点。5Vに昇圧して使用する方法もあるが、配線が複雑になる。
攻撃:60、捕捉(1m):300

APSDセンサー値の距離と測定値
PSDセンサー(GP2D12)No30と本の距離のセンサー値を5回測定して平均値を求めた。
15cm:2237
20cm:1620
25cm:1328
30cm:1118
35cm:942
40cm:825
45cm:720
50cm:643
55cm:563
60cm:538
70cm:465
80cm:420
90cm:426
100cm:351*
110cm:333*
120cm:355*
130cm:321*
140cm:281*
150cm:253*
*は測定値がばらつく。
攻撃:1300、捕捉(1m):400

3/2/2017
「BLACK TIGER NEO, NOE2」の製作

センサールールの変更
@スタート時のモーションをもう1つ作成する必要あり(試合途中で近距離からスタートする場合を想定)。
⇒再スタートの方法は前後同時にPSD、USSを感知する方法、再スタート時の歩数は6歩とする(M33)

A左右の捕捉は横移動してから前向きに旋回だが、これだと近づいてから前向きに旋回するので攻撃までにタイムラグがある(攻撃されるリスクが高くなる)。
⇒ 左右の捕捉は旋回を先にして前進すべきか?これだと前向きに近づくので攻撃までタイムラグができにくい。ただし、方向がずれるリスクあり、また、前進より横移動の方が安定性が高い。2タイプを作成する方法もあり。要検討。

Bスタート時の歩数の検討
「NEO」 4歩:25p、6歩:45p、8歩:55p、10歩:65p
「NEO2」 4歩:20p、6歩:36p、8歩:47p、10歩:62p
リング縦横:90p、対角線:127p
2リングの場合:中央まで65p⇒スタート時は10歩?
1リングの場合:中央まで90p⇒スタート時は10歩?
再スタート時は45p離れていると想定すれば⇒6歩?

C捕捉距離の設定
・捕捉範囲はリングの大きさから、90(〜100p)は必要

D攻撃の到達距離の設定
・攻撃到達距離は前拳右上:20cm、後拳右上:20cmであり、前後とも20p以内に接近しないと倒せない。

E現在のPSD及びUSSの設定値
・PSDの距離設定(近距離ほど設定値が大きい)
近接・中接:1200〜4095
捕捉:500〜1199
探索:0〜499

・USSの距離設定(近距離ほど設定値が小さい)
近接・中接攻撃:0〜65
捕捉:66〜90
探索:使用せず

3/1/2017
「BLACK TIGER NEO, NOE2」の製作

センサールールの変更
スタート時のモーションを、歩数を2倍(4歩⇒8歩)にした前進モーション(M34)に変更。

自律動作試験を実施(U4WP4HD2A)
スタート時の歩行距離は60p(8歩)で80p(10歩)まで伸ばす。⇒10歩に増やす(M34)
捕捉範囲は60p位なので、90〜100pまで伸ばす方向で検討。
後方捕捉後の旋回モーション4回の後は横移動モーションなので、前進モーション(4歩)に変更の必要あり⇒変更

ここまでの修正のまとめ
HPの腕の位置を真下に変更
スタート時の歩行モーションを10歩に変更
後方捕捉後の旋回モーション4回の後は横移動モーションから前進モーション4歩に変更

2/28/2017
「BLACK TIGER NEO, NOE2」の製作

ROBO-ONEauto次回9月23,24日横浜市開催を目指して始動開始。今回はリングアウトで自滅して敗退したが、次回は良い試合をしたい。バトルをして敗退するのは望むところだが、リングアウトで自滅は是非避けたい。次回出場は「NEO」にするか「NEO2」にするかは仕上がりを見て決める。全自律バトルシステムを一から見直し。

今回の問題点の検討
@リングが広くて、スタート位置からリング中央まで距離があった。スタートしてからの歩数が足りなくてリングの中央まで行けなかった。これを想定していなかった。中央までいかないとリングアウトの確率が高まる。
⇒最初の歩数を2倍に設定する。捕捉の歩数は従来どおりとし、捕捉の範囲を広くして、歩数は変えず徐々に接近させる(リングアウトのリスクが大きくなるので増やさない)。したがって、スタート時の歩数を2倍にしたスタート前進モーション(M34)を別に作成する。

A両腕のセンサーの向きを再検討。上を向きすぎていないか(誤作動の原因?)角度を工夫。
⇒HPの腕は少し開いていたが、真下に変更した。センサーはほぼ横方向に修正された。なお、PSDセンサーはほぼ同じ高さ。超音波センサーは前後と左右の高さが異なるが変更しない。

2/25/2017
「BLACK TIGER NEO, NOE2」の製作

「NEO」で第1回ROBO-ONEautoに出場。結果はリングアウトして1回戦敗退。今回で引退を考えていたが、次回出場を目指してモチベーションがUp。

優勝はコビス、準優勝はSunshot(1回戦対戦相手)、3位はガルー。シンプルファイターは準決勝で失格となった。決勝戦はコビスがセンシング中にSunshotがリングアウトして自律バトルの決勝戦はあっけなく終了。

予選の自律バトルの時間2分は短すぎる。1ダウン(リングアウト)で勝敗がつきやすい。全体的に出場機体の動きはゆるやか。あまり動き回らない方が得策かもしれない。ただ、コビスのようにその場で旋回するだけで捕捉移動しないのは自律バトルといえるかどうか?今回、シンプルファイターは失格となったが、自律バトルの性能は最も高い。



(1)今回の「NEO」の敗因は、リングアウト。落ちまセンサーを付けるか検討するなどリングアウト対策が必要。ただし、誤作動を完全になくせば、また、捕捉が十分であれば、リングアウトはしないはず。⇒ビデオの検討の結果、捕捉に誤作動がないので次回も落ちまセンサーはなしで臨む。開始時に中央へ前進させるため、歩数を増やすことで対応。中央でバトルすれば、攻撃後の移動は左右交互なのでその場に留まる可能性が高い。

(2)リングが広くて、スタート位置からリング中央まで距離があった。スタートしてからの歩数が足りなくてリングの中央まで行けなかった。これを想定していなかった。中央までいかないとリングアウトの確率が高まる。⇒最初の歩数を多めに設定しておく。

(3)リングの端まで移動した原因が良く分からない。ビデオがあれば誤作動によるものか確認したい。最後に落下したのは誤作動であるが原因不明。

⇒ビデオを確認したところ、やはりスタート時の前進歩数が不足してリングの中央まで行っていない。スタート付近でうろうろして、リング際まで動いたのが敗因と判明。

リング際での捕捉の誤作動はなかった。しかし、リング際での攻撃の誤作動が2回あった。これがリングアウトの原因であるが、誤作動の原因がUSSかPSDかなど原因は不明。

(4)対操縦では、相手は近づいてくるので、短い範囲の捕捉で十分であったが、対自律機では離れた距離からの捕捉が重要なことが分かった。捕捉の感知範囲を再検討する必要あり。もう少し広くとるべき。現在は40p前後。1m位まで想定すべき。

また、接近の歩数を多く設定して1回で攻撃圏内に移動するか(誤作動の場合はリングアウトのリスク大)、歩数は少なめで回数をかけて接近するか(誤作動の場合はリングアウトのリスク小)要検討。自律バトルの基本は接近戦。⇒リングアウトのリスクと相手に衝突するのを避けるため、捕捉時の移動距離は現状維持とする。

(5)機体の大きさは現時点では変更の必要なし。今後、4kg、5sの大型機が多くなれば、平行リンク足などで大型化を検討することも必要。

(6)両腕のセンサーの向きを再検討。上を向きすぎていないか(誤作動の原因?)角度を工夫。

(7)スタートから最初の歩行からすぐに探索行動に入っている。

大塚さんの第1回ROBO-ONEautoの記事が掲載されている。
自律制御の2足歩行ロボットがガチバトル! - ROBO-ONE初の自律部門が開催 (1) 遂に自律制御の2足歩行ロボットによるバトルが実現 | マイナビニュース
自律制御の2足歩行ロボットがガチバトル! - ROBO-ONE初の自律部門が開催 (2) 自律制御ロボットバトルの課題と今後 | マイナビニュース


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