2025年1月27日

021-2.SPIKEプライムヒント集-第9回「何を考えてロボットを作るのか?」

この連載ではロボットコンテスト(ロボコン)で役立つロボット作りのヒントを紹介していきたいと思います。ヒントを実感しやすいように、ここでは競技風の「お題」を出します。お題をクリアするロボットを作ってみましょう。自分の手を動かすことが大切です。この記事では「レゴ エデュケーションSPIKEプライム(以下、SPIKE)」とSPIKEアプリ3を使用しています。(文/松原拓也)

◆ 改良版のロボットを組み立てる

前回の続きです。今回は巨大なブロックをつかんで動かすロボットを作ります。まずはお題を考えます。
前々回で紹介した十字路のフィールドを使いまわして、十字路に巨大ブロックを2つ置きます。ロボットを使って「片方のブロックをもう片方のブロックの上に置いたら」お題をクリアとします。
今回はルールをゆるくして、ロボットのスタート位置はどこでも構いません。

完成したロボットがこちらです。
しかし、いきなり出来上がったロボットを見せるだけだと、勉強にはなりません。試行錯誤が必要です。 そこで、ここから時間を少し巻き戻して、ロボットが出来上がるまでの様子を紹介します。何を考えてロボットを作るのかを学んでほしいです。

◆ 作りながら考えていること

《重心の位置を考える》
これは最初に作っていた時の写真です。タイヤの位置が前にありすぎることに気が付くでしょうか。重心が後ろにありすぎるということなので、その場せん回すると、余分にキャスターを引きずってしまいます。タイヤの位置を後ろに動かして、重心をロボットの中心にしましょう。

《使い勝手を良くする》
ロボットの使い勝手をできるだけ良くします。
たとえば、ロボットに「取っ手」を付けましょう。ケーブルはまとめておきましょう。

《シンプルで丈夫にする》
この写真はキャスターの取り付けに試行錯誤している様子です。
できるだけ少ないパーツでシンプルにしたいのですが、それだと丈夫さがなくなってしまいます。「シンプルさ」と「丈夫さ」は両立が難しいのですが、それをどうするかが問題です。これは正解がないので、いろいろ試すしかありません。

《手を抜かない》
パッと見て、2枚の写真の違いに気が付くでしょうか?
写真の左上が失敗していて、片方のラックギアの歯が少しだけズレています。写真の右下が正常です。少しくらいと思っていても、それが動きに影響してしまいます。手を抜かずに気に入るまで何度でも修正しましょう。

◆ 動作のテスト

ロボットの動作テストを行うプログラムです(gripper2test3.llsp3)。
実行すると「その場せん回」→「グリッパーの開閉」→「グリッパーの上下運動」を行います。ポートに接続しているモーターは次の通りです。
ポートC:グリッパー開閉用モーター(Lアンギュラーモーター)
ポートD:グリッパー上下運動用モーター(Lアンギュラーモーター)
ポートE:左タイヤ用モーター(Mアンギュラーモーター)
ポートF:右タイヤ用モーター(Mアンギュラーモーター)

ノギスで「トレッド幅」を測ります。およそ14.3mmでした。
この値とタイヤの直径がわかれば、指定した角度でその場せん回ができます。

プログラムの実行結果です。
180度のその場せん回をしている様子です。

グリッパーの開閉中の様子。

グリッパーの上下運動の様子。

◆ ブロックにブロックをのせる

お題をクリアする(ブロックにブロックをのせる)プログラムを作ります。 ブロックを持ち上げると、ブロックがズリ落ちてしまいました。これはグリッパーを閉じるパワーが足りないと判断して、パワーを上げて対策します。 ブロックを置く位置がおかしいです。ロボットの移動距離とグリッパーを上下させるきょりが間違っているので直します。 なんとなくの判断でモーターの数値を上げ下げするというのは、あまり良い作り方ではありません。ムダが多くて時間がかかってしまいます。ロボットをカメラで撮影したり、定規で測ったり、データを見える化しましょう。

何度かプログラムを修正すると、動きが良くなりました。
修正の方法にも工夫があります。きょりや時間を変数に入れておくと、あとでプログラムを見返した時にわかりやすくなります。

ブロックをのせることに成功しました。見事、お題をクリアできました。
今回はできるだけ自分で考えてほしいので、プログラム(gripper2test4.llsp3)の中身を解説しません。プログラムを知りたい人はページの最後にあるzipファイルを開いて、各自でSPIKEアプリで見てください。

参考用として、完成したロボットをバラバラにしてみました。これを見れば、どのようなパーツを使っているかがわかると思います。

今回作成したプログラム(SPIKEアプリ3用)

当ブログの内容は、弊社製品の活用に関する参考情報として提供しております。
記載されている情報は、正確性や動作を保証するものではありません。皆さまの創意工夫やアイデアの一助となれば幸いです。