昨日，ImPACT タフ・ロボティクス・チャレンジの索状太径グループで，ヘビ型ロボットの研究開発成果について記者発表を行い，多数のメディアに取り上げられました．
僕の研究内容に関しては最新ではなかったのでメイントピックではありませんが，前座的に「不整地走破」と「配管外側移動とフランジ乗り越え」のデモンストレーションを行いました．この内容が動画と一緒に記事になるのは初めてかもしれません．詳しくは最後にまとめたニュース記事をご覧いただければ．
うちの研究室の実験室で行いました．たくさんのメディアの方が来てくださいました．
リクエストに応える形で何度も動かしましたが，最後まで無事にデモをし続けることができました．今日も別のメディアから取材があったりと，自分が作ったものをたくさんの人に見ていただけるのはうれしいです．
最後に，いくつかニュース記事をまとめておきます．
すっかり書くのを忘れていましたが，ロボカップ世界大会@名古屋のレスキューロボットリーグに出場してきました．5月に出場したジャパンリーグに関してはこちら．
tattatatakemori.hatenablog.com
結果としては，世界7か国から参加した19チームの中，予選を2位で通過して決勝に進出．決勝ではいろいろうまくいかなかったこともあり，4位に終わりました．総合での入賞はできませんでしたが，器用な作業能力の部門賞である「Best in Class Dexterity」と，小型の中で最優秀でしたという「Best in Class Small Robot」を受賞しました．
総合で入賞できなかったことはかなり悔しくて，いろいろな後悔がありますが，一方で日本から決勝に行ったのは10年ぶりくらいという話もあり，一年間で自分たちで作ったロボットとしてはよくやったんじゃないかと誇りに思います．
会場の様子．これを運営の先生方と学生たちで設営しているというのは驚きと感謝．
Best in Class Dexterityのトロフィ
ロボカップはとても大きな楽しいイベントで，最終日に1時間だけ他のリーグも見れて楽しかったです．サッカーはめちゃめちゃ見ごたえありますね．車輪型のはすごいし，NAOリーグはかわいい．
ちらほら記事にも載っています．
関西の方はご存知かもしれませんが，「すまたん」という番組から密着取材をしていただいたりも．
非常にいい経験になりました．支援してくださった方々に感謝感謝です．これからは後輩に引き継ぐという一番大変な仕事をしないといけません．．．
DCモータの制御にはよくPWM制御が用いられます．PWM=Pulse Width Modulationであり，パルスの幅を変えることで印加電圧の時間平均を変化させ，実効的な電圧をコントロールするものです．その制御方式にはSign/Magnitude/Break方式(以下SMB)と，Locked Anti-Phase方式(以下LAP)の二種類があります．
tattatatakemori.hatenablog.com
上記の回路で用いたモータードライバ(Pololu G2 High-Power Motor Driver 24v21)ではどちらの方式も使えるのですが，それぞれ長所と短所があったのでうまく使い分けることにしました．その話を書きます．
二つのPWM制御方式については以下のページが参考になります．
SMBは[A. 正転or逆転の電圧印加]と[B. ショートブレーキ]を交互に繰り替えす方式です．1と0の波です．1の時間を長くすると印可電圧が上がります．[B. ショートブレーキ]の間は電圧は印加されないため，[B]の間は制御されていないと捉えていいかもしれません．「PWM制御」というとこちらがメジャーかと思います．
LAPは[A. 正転の電圧印加]と[B. 逆転の電圧印加]を交互に繰り返します．1と-1の波です．Dutyを変化させることで実効印加電圧は+MAX～-MAXまでシームレスに変化します．Duty50%で静止です．僕は「正転と逆転が綱引きしているイメージ」で捉えています．上記ページによると「DCモータの基本制御式が使える」とのことで，常に能動的に電圧をかけていることから直感的にもたしかに使えそう．
例えば上記モタドラ基板で使っているモジュールには制御入力用にPWMピンとDIRピンがあり，各方式で以下のように使い方が異なります．
レスキューロボットFUHGA用に，速度制御と位置制御を実装しています．
というのが大筋です．MAXON RE40が7本とRE35が1本搭載されており，4つを速度制御，4つを位置制御しています．PWM周波数はモタドラモジュール最大の100kHzで，電源電圧は24Vだったり28Vだったりです．電流センサも載っていますが計測値は使っていません．
まずはLAPを使っていたのですが，下記の問題があったためSMBも試してみて，使い分けるに至りました．
理論的な話よりも実践してみた実感としてのことを中心に書きます．
「DCモータの基本制御式が使える」ということを実感できる動作でとてもいい感じです．しかしながら消費電流がかなり大きく，目標速度0でも常に1A近く消費しています．モーター静止時も常に正転か逆転かの電圧がフルでかかってますので納得です．PWM周波数を上げることができれば改善されるでしょうが，100kHzを超える周波数が使えるドライバはなかなかありません．ロボット全体では制御を起動中は常時7A消費するというきつい状態です．
SMBはショートブレーキの間は電流を消費しないこともあり，電流消費がかなり少ないです．逆に言うとその分トルクの出方がよくわかりません．LAPのときと制御ゲインを変えておらず，SMBに合わせた最適化をしていないので正当な比較にはなっていませんが，動作はいまいちでした．特に，回転しているモーターを止めようとする力があまり働かないように見え，目標速度への追従がかなり悪くなりました．少なくともLAPに比べるとかなりフィードバッグゲインを上げる必要がありそうです．うれしいところは，静止時にはロボット全体で1Aも消費しないくらいになり，消費電力はかなり抑えられます．
ということを踏まえ，モータ個別に状況に応じて二つの方式を切り替えることにしました．具体的には「ダイナミックな動作にはLAPを使い，スタティックな動作にはSMBを使う」という作戦です．
「スタティック」というのは，今回の場合は「速度制御において目標速度が0で，実際の速度も0付近」「位置制御において，目標位置と現在位置が概ね一致して数秒経過」の状態です．このような状態ではSMBに切り替えます．モータはほぼ回転しないので制御性の悪さがあまり問題になりません．そして，大きな動作が必要な時には再び制御性の高いLAPに切り替えて動作します．この使い分けにより，動作性能を損なわずに消費電流を劇的に抑えることができました．
多くの要素を搭載したレスキューロボットでは，例えば移動中はアームは動かないことがほとんどですし，逆にアームを使った作業中はモビリティは動いていません．かといって制御しないと外力で勝手に動いてしまいます．このように静止させたいモータが多い場合には今回紹介した方法はかなり効くように思います．
来週はロボカップ世界大会，がんばります．
