自作ロボットにかかるコスト

今まで様々なロボット大会に参加して自作してきました。コストという面から、比較してみました。一番安いのは、ライントレーサーで一万円くらい。複雑な処理を行わないので一番小さいCPUボードやマブチモーターでも大丈夫です。次は、相撲ロボットの３万円です。金属加工もカナノコやハンドドリルを使うのが安く上げるポイントです。次にマイクロマウスで３から５万円。かなり複雑な動作をするロボットですが、モーターやセンサーなど部品点数が少ないため、思ったよりお金がかからないようです。次にロボワンで１５万円から１００万円以上。もっともお金がかかります。関節ごとにサーボモーターが必要です。サーボモーターは一つ５千円から一万円します。モーターを買うお金で他のロボットが３台くらいで作れます。またモーターは消耗品ですぐに壊れたり燃えたりします。二足歩行ロボットを個人で作る場合、熱意と相当な出費への覚悟が必要になります。社会人は、他の趣味を諦めて、ロボット資金を稼ぐために仕事を頑張らないといけません。

低価格でロボットを作るには？？

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ホイストロボット

ホイストロボットというクモ型ロボットを私の大学では、一年生のときに授業で製作します。もう卒業してからかなり経っているのですが、伝統はまだまだ続いているそうです。ルールはうる覚えですが、ロボットが天井から吊された糸をたどって登っていき、天井についたら、落ちるというスピードを競う競技だったと思います。私は糸車を二つ組み合わせて、実現しました。片方は、予め天井までの長さの糸を巻いておき、もう片方の糸車は、反対方向にモーターで天井からの糸を巻き取ります。天井までロボットが登りきると、計測用の糸車の糸はすっかり巻き取られてしまい、フリーになります。実は計測用の糸によって、モーターの回転を糸車に伝えていたため、フリーになるとロボットは重力ですとんと地面に落ちます。私は、このアイデアで無事に合格しました。仲のよかった友達は、もともと技術に強かったため、超音波センサーで距離を測り、リレーでモーターの回転方向を切り替えるという高度なロボットを作っていました。同じお題目で全く違うロボットを考える人間の創造力をとても興味深く感じたことを思い出しました。

創意工夫！

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自作マイクロマウス ゼットン

学生時代に迷路を走る自立型ロボット、マイクロマウスを製作し、全国大会やニュージーランドの大会に参加しました。HD64180というZ80系のCPUを搭載し、アセンブラでプログラミングしました。モーターは、ステッピングモーターを使用しています。迷路の壁を読み取るセンサーは、赤外線センサーを利用しています。一年目は、上壁を読み取るようなセンサー配置をしていましたが、二年目は、小型化と高速化のために迷路の壁側面を読み取るセンサー配置にしています。通常、側面センサーは、赤外線を発光し、壁に当たって、反射した光量によって迷路とマウスの距離を測定します。アナログ回路とAD変換の技術が必要になります。私のマウスは、別の方式で作成されており、発光量を段階的に上げていき、反応した値で距離を測っています。AD変換の代わりにラダー抵抗によるDA変換回路を開発しています。分解能や応答速度はいまひとつでしたが、新しい回路でスラローム完走できたため、満足しています。マイクロマウスは、小さいボデイに高密度に技術が集積されており、作りがいのあるロボットです。自分で考えて、きびきび動くマウスは、非常に愛着のわくかわいい存在です。

マイクロマウスへの愛情

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自作相撲ロボット 押し出しくん

学生時代に初めて作った自立型ロボットが相撲ロボット「押し出しくん」です。CPUは、Z80で組み、アセンブラでプログラミングしています。電気回路は、リレーでモーターをスイッチングしています。マブチの540モーターを用い、四輪駆動にしました。当時は、大学の工作室が利用できなかっため、ボール盤や旋盤などの工作機械は使わず、カナノコやハンドドリルを使って、手で金属加工をしていました。ホイールや軸の部分など精度の必要な部分は、工作室を利用できる先輩に頼み、加工してもらいました。ウォームギアやラダーチェーンを利用して、工夫して、機械設計を行いました。２０cm平方という限られた条件で、なるべく低重心に設計しつつ、メンテナンス性も確保するという、設計を方眼紙に何度も書き直して行いました。ねじを閉めたり、部品を交換できるようなスペースを予め考慮しておくことが忘れそうですが、大事なこともわかりました。前後左右の六ヶ所に土俵の白線を読み取る赤外線センサーを取り付けています。関東大会で３回戦までしか勝ち残れませんでしたが、ロボット製作の面白さや難しさを体験できた貴重な経験です。

  ロボット製作の面白さ！

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自作サッカーロボットチームJStar98

RoboCupの小型サイズリーグに参加したロボットです。学生時代にチームで開発しました。4台のオフェンスロボットと1台のキーパーロボットで構成されています。1998年のフランス大会に出場しています。ステッピングモーターで車輪を駆動し、前面のフリッパは、ラジコンサーボで動かします。フリッパに赤外線センサーを埋め込んでおり、自立的にボールをはじいたりすることができます。キーパーロボットは、横向きにモーターを配置し、左右の動きを主体的に行うように設計されています。フリッパーによって、パンチング、キャッチングが可能です。CPUは、独自DOSが内蔵されているV55ボードとパルスジェネレーションとA/D変換用にUPPボードを搭載しています。無線モジュールによりホストコンピュータからコマンドを送受信します。ホストコンピュータでは、コートの上部に設置されたCCDカメラにより、味方と敵の計10台のロボットとボールの位置を画像処理によって、把握し、動的に戦略を立案し、ロボットに次の動作を命令します。フランス大会では、カーネギーメロン大学やポルトガルチームと対戦しました。第2回大会ながらケンブリッジ大学などの高性能のロボットが活躍し、よい勉強になりました。機会があえば二足歩行ロボットのサッカーチームも開発したいです。

  ５０年後ワールドカップ優勝チームに勝とう！

自作二足歩行ロボット フットプリントＪ

二台目の二足歩行ロボットを自作しました。前回は、ネットワーク接続をテーマにしたため、市販のキットを使いましたが、今回は、二足歩行動作の自作に目的を絞り、開発しました。イクシスリサーチのコントロールボードと浅草ギ研の廉価版サーボモーターとブラケットを組み合わせて開発しました。サーボモーターのケーシングを外し、二つのサーボモータを一体化することで足首と股関節の擬似直交化を実現しています。モーションコントローラが付属しており、前進、後進、極地旋回、片足立ち、起き上がりなどの基本的な動作を作りました。Bluetoothのモジュールを組み込み、パソコンから無線で操縦できます。このロボットを使い、ROBO-ONEのJr大会に出場し、決勝トーナメントにも出場しています。当時としては、比較的低価格(15万円)で開発したものの安定した動作を実現し、二足歩行ロボットを開発したという達成感がありました。

  ロボット開発の執念！

自作ネットワーク二足歩行ロボット

インターネットサーバを持つ自作の二足歩行ロボットを開発したことがあります。秋月のLANモジュールが内蔵されているH8ボードにフリーのWEBサーバを組み込みました。WEBサーバ上で動作するCGIによって、フォームでデータを送信すると対応するIOポートから信号が出力されます。二足歩行ロボットは、ベストテクノロジー社のキットを用いました。ロボット制御用として、SH2ボードを搭載しており、H8ボードからの信号を受け取り、歩行パターンを生成させました。H8ボードは、市販の無線LANモジュールを接続し、遠隔操縦できるようにしました。インターネットルーターでH8ボードをグローバル公開し、携帯電話でロボットを操作できるようにしました。インターネットを介して、二足歩行ロボットを操縦するという近未来のシステムを構築でき、とても楽しかったです。