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知能ロボコン出場機体 "Kaninchen" の製作 / Building the Robot...

yuki
July 14, 2019

知能ロボコン出場機体 "Kaninchen" の製作 / Building the Robot named "Kaninchen" for inrof 2019

東京工業大学ロボット技術研究会,
第69回研究報告会(2019年前期)における発表資料です.

yuki

July 14, 2019
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Transcript

  1. Tokyo Tech The Society for the Study of Robotics The

    69th Conference 知能ロボコン出場機体 "Kaninchen" の製作 2019/7/14 yuki (16: @blessingyuki) Team Members: makky (@mmaakkyyii) & kiwi (@nullKiwi)
  2. 目次 • はじめに • 知能ロボコンについて • 大会概要 • ルール •

    製作機体について • 機械設計 • 回路・制御 • 認識・動作計画 • まとめ 2019/7/14 ©yuki & Tokyo Tech SSR 2019 1
  3. 目次 • はじめに • 知能ロボコンについて • 大会概要 • ルール •

    製作機体について • 機械設計 • 回路・制御 • 認識・動作計画 • まとめ 2019/7/14 ©yuki & Tokyo Tech SSR 2019 2
  4. はじめに • 知能ロボコン2019に参加 チーム名: “tty” 機体名 : “Kaninchen” (ドイツ語で「兎」) •

    チーム構成 • 機械 :kiwi • 回路制御:makky • 制御情報:yuki 2019/7/14 ©yuki & Tokyo Tech SSR 2019 3
  5. 目次 • はじめに • 知能ロボコンについて • 大会概要 • ルール •

    製作機体について • 機械設計 • 回路・制御 • 認識・動作計画 • まとめ 2019/7/14 ©yuki & Tokyo Tech SSR 2019 4
  6. 大会概要 • 知能ロボットコンテスト • 知能ロボットコンテスト フェスティバル内の大会 • 誰でも参加可能 • 第31回大会

    • 2019年6月15, 16日 • スリーエム仙台市科学館(宮城県) • 中高生,高専・大学生,社会人など幅広く参加 2019/7/14 ©yuki & Tokyo Tech SSR 2019 5 http://www.inrof.org/irc/
  7. 目次 • はじめに • 知能ロボコンについて • 大会概要 • ルール •

    製作機体について • 機械設計 • 回路・制御 • 認識・動作計画 • まとめ 2019/7/14 ©yuki & Tokyo Tech SSR 2019 6
  8. ルール • オブジェクトを決められた位置に運ぶ • チャレンジャーコース • 赤・青・黄の3色のボール • 今回出場 •

    マスターズコース • 赤・青・黄の3色のボール • 空き缶 • 水入りペットボトル 2019/7/14 ©yuki & Tokyo Tech SSR 2019 7 https://www.dougukan.com/ allproducts/baby_product/mb all.htm
  9. フィールド 2019/7/14 ©yuki & Tokyo Tech SSR 2019 9 第31回

    ルールブックより スタート 位置 ボールが あるエリア ボールを 入れる ゴール (色別)
  10. 評価基準 • 一次予選 • 競技点で評価 • 二次予選以降 • 競技点 •

    審査員点 • パフォーマンス性 • チャレンジ性 • 芸術性 • スピード感 2019/7/14 ©yuki & Tokyo Tech SSR 2019 10
  11. 目次 • はじめに • 知能ロボコンについて • 大会概要 • ルール •

    製作機体について • 機械設計 • 回路・制御 • 認識・動作計画 • まとめ 2019/7/14 ©yuki & Tokyo Tech SSR 2019 11
  12. システム構成 • アクチュエータ • 駆動用モータ x4 • RCサーボモータ x2 •

    ソレノイド • センサ • エンコーダ x4 • ジャイロセンサ x1 • 深度 / カラーカメラ x1 2019/7/14 ©yuki & Tokyo Tech SSR 2019 13
  13. 目次 • はじめに • 知能ロボコンについて • 大会概要 • ルール •

    製作機体について • 機械設計 • 回路・制御 • 認識・動作計画 • まとめ 2019/7/14 ©yuki & Tokyo Tech SSR 2019 15
  14. 目次 • はじめに • 知能ロボコンについて • 大会概要 • ルール •

    製作機体について • 機械設計 • 回路・制御 • 認識・動作計画 • まとめ 2019/7/14 ©yuki & Tokyo Tech SSR 2019 26
  15. メインボード • マイコン:STM32F103RCT6 • 機能 • Jetson TX2からの指令受信 (USB-UART) •

    モータドライバへの指令 • ソレノイドドライバの操作 • サーボモータの駆動 • ジャイロの受信と姿勢補償 2019/7/14 ©yuki & Tokyo Tech SSR 2019 27
  16. 目次 • はじめに • 知能ロボコンについて • 大会概要 • ルール •

    製作機体について • 機械設計 • 回路・制御 • 認識・動作計画 • まとめ 2019/7/14 ©yuki & Tokyo Tech SSR 2019 32
  17. 処理系 Jetson™ TX2 + Carrier Board J120 • OS: Linux

    for Tegra (JetPack 3.3) • ミドルウェア: ROS (Robot Operating System) Kinetic Kame 2019/7/14 ©yuki & Tokyo Tech SSR 2019 33
  18. シリアル通信 • USB 2.0による指令送信 (115,200 bps, 100 Hz) • 一般的な

    ヘッダ-データ-チェックサム構成 (計14 bit) • 送信内容 • 目標速度 • 目標姿勢 • 回収指令 • 射出指令 2019/7/14 ©yuki & Tokyo Tech SSR 2019 34
  19. 画像認識 OpenCV内の純粋な画像処理のみで認識を実装 1. 時間に対する加重平均 2. Canny のエッジ(輪郭)検出 3. Hough 変換による円形の探索

    4. 候補点近傍の色相を抽出する 5. 得られた色相がボールの色相と合うか判定 6. 候補の列挙 7. 深度画像から最も近いものを選択 2019/7/14 ©yuki & Tokyo Tech SSR 2019 36
  20. 画像認識 2019/7/14 ©yuki & Tokyo Tech SSR 2019 37 深度

    輪郭 色相 結果 正しく識別する確率:~90%程度
  21. 軌道生成 • 速度曲線フィッティング • 移動量と最大速度,最大加速度を与えて算出 • サンプリングタイム 10 ms •

    生成した軌道を そのまま100 Hz で指令 • フィードバックなしで 前後移動誤差 0.5%以内 2019/7/14 ©yuki & Tokyo Tech SSR 2019 38
  22. ROSによる開発 • アプリケーション単位をノードとして構築 • ノード間は内部での通信により情報交換可能 • 今回は工数の削減のために利用 • RealSense™ のAPIが簡単に使える

    • あくまでも研究開発における試験運用向け • 厳密なリアルタイム性等は期待できない 2019/7/14 ©yuki & Tokyo Tech SSR 2019 40 http://www.ros.org/
  23. 目次 • はじめに • 知能ロボコンについて • 大会概要 • ルール •

    製作機体について • 機械設計 • 回路・制御 • 認識・動作計画 • まとめ 2019/7/14 ©yuki & Tokyo Tech SSR 2019 42