山口自動機械

自動制御ヒューマノイドロボット「Spirit」

ロボット競技会用のヒューマノイドロボットです。競技会のルールのために二足歩行ロボットである必要がある場合だけでなく、本来車両型ロボットを想定しているような競技にも出場しようと考えて作られています。

仕様

仕様(2016年2月現在)
制御装置	Raspberry Pi B+、KCB-5
画像センサー	Raspberry Pi用カメラモジュール(OV5647)
姿勢制御用センサー	ジャイロセンサーKRG-4 x2
電源	リチウムイオンポリマー二次電池 11.1V 1000mAh
自由度	23
アクチュエータ	KRS-2572HV ICS(股関節ヨー軸とピッチ軸、膝ピッチ軸)、KRS-2552RHV ICS(その他)

構成

機構系

KONDOのヒューマノイドロボット型ラジコンキット「KHR-3HV Ver.2」を使用。脚旋回軸（股関節ヨー軸）を追加。頭を外して代わりにRaspberry Piとカメラモジュールを搭載。バックパックを自作のものに置き換えて制御基板、電源回路、センサーを搭載。

電装系

制御系は運動制御用と状況認識・判断用に分割した。運動制御用にはKONDOのKCB-5(ベータ版)を使用。状況認識用にはRaspberry Piとカメラモジュールを使用。両者の間はUSB-シリアルポート変換アダプターを用いてUARTにより接続される。

電源は11.1V。Raspberry Piの動作用に5V 2Aのスイッチングレギュレータを使用。自動車のアクセサリーソケットからスマートフォンを充電するための装置を流用した。

ソフトウェア

開発中。現状、入力から出力まで一通り揃えるためにそれぞれのモジュールは簡単なものを仮に作成したところ。必要なタスクを行うため、より高度なものに順次置き換えていく。

要素 2014.10 2014.11 2015.03 2016.02 計画中

画像取得 V4L(OpenCVライブラリ使用) 慣性航法装置と連動したフレーム取得

画像処理・認識空間周波数による縦エッジ検出輝度閾値による二値化＋連続領域ごとに線らしいかを判別直線エッジ検出交差する場合も含めた白線の検出

状況判断直線の向きと傾きの計算ランドマークから自分の相対位置を計算大域マップ作成、歩行動作による事前確率の利用

行動決定向きと傾きに重みを掛けた1次式＋見失ったらその場旋回歩行経路の計画

動作生成 3種類の旋回率から選択 5種類の旋回率から選択＋その場旋回旋回率と速度から任意の歩容生成・遠心力を考慮重心と加速度を考慮したバランス制御

要素	2014.10	2014.11	2015.03	2016.02	計画中
画像取得	V4L(OpenCVライブラリ使用)	慣性航法装置と連動したフレーム取得
画像処理・認識	空間周波数による縦エッジ検出	輝度閾値による二値化＋連続領域ごとに線らしいかを判別	直線エッジ検出	交差する場合も含めた白線の検出
状況判断	直線の向きと傾きの計算	ランドマークから自分の相対位置を計算	大域マップ作成、歩行動作による事前確率の利用
行動決定	向きと傾きに重みを掛けた1次式	＋見失ったらその場旋回		歩行経路の計画
動作生成	3種類の旋回率から選択	5種類の旋回率から選択＋その場旋回	旋回率と速度から任意の歩容生成・遠心力を考慮	重心と加速度を考慮したバランス制御