サンフェア栃木 3年親機ロボット　紹介＆反省点まとめ

宮崎県立都城工業高等学校ロボット競技部はJLCPCBのスポンサーを受けています。
PCB発注ならJLCPCB!!　最近需要が高まっている多層(6層など)PCB作成も出来ます。
現在たった2ドルで5枚、2層、サイズ 10cmx10cmどの色のPCBでもJLCPCBで発注できます！
新規ユーザーは**$60クーポン**を獲得できるそうです。この機会に発注してみてはいかがですか？

英語発注システム
https://jlcpcb.com/JPV/
日本語発注システム
https://jlcpcb.com/jp/

記事を閲覧いただきありがとうございます。
都城工業高校ロボット競技部のSoraです。
定期的に、大会に向けてロボット制作の様子を掲載していきます。
疑問点などがありましたら、気軽にコメントしていただけますと幸いです。

さて、2024/8/25にサンフェア栃木宮崎県予選会がありましたので、簡単にですが３年親機ロボットの紹介と改善すべき点についてまとめていきます。

親機ロボットの紹介

サンフェア栃木大会で使用した親機ロボットは、コート上に配置された3種類のボール（各6個）と、メガホン5個を指定された場所に設置し、最後に指定エリアに到着した子機（完全プログラム制御機体）に向けてシャトルを発射する役割を担う機体です。

以下が競技終了(コンプリート)の状態です。

今回の親機ロボットは、3年生が中心となって作成し、私を含む3名のチームで制作を進めていました。
私は主に機体のシャーシ設計、ボールを掴むアームの設計、電子回路の構築、C++によるプログラム開発（VSCode使用）、そしてCNC加工を担当しました。

チーム内で話し合った結果、今大会はコートが広いため、移動速度とアイテムをいかに素早くかつ正確に配置するかが勝敗を左右する重要なポイントだという結論に至りました。
そのため、速度に重点を置いた設計を採用しています。
今回のロボットでは、高出力のモーターを使用し、大量のエアーシステムとリレー制御を導入しているのが特徴です。

こちらが試作機のシャーシです。モーターには「Tsukasa TG-85R-SU-23.5-KA, 12V」を使用し、電源には14.8V 5200mAhのLiPoバッテリーを採用しています。

移動方式には直径100mmのメカナムホイールを使用しました。非常に軽量で移動も速かったのですが、機構を追加していくうちにフレームが変形してしまいました。

そのため、フレームが曲がることのないよう、3D CAD(Fusion 360)を用いて改良版を設計しました。

以下がCADで設計したものです。材料はすべてアルミニウムを使用し、NCフライスを用いて加工誤差0.1mm未満で精密に加工しています。

この新設計では、人がロボットの上に乗ってもしっかりと動作するほどの高い剛性を実現しました。頑丈に作りすぎた感もありますが、県予選はこの設計をベースに制作を進めました。

また、アイテムを取るための機構を試作し、詳細を省略したCAD設計では最終的にこのような形になりました。

実際に出来上がった姿がこちらです。機構の詳細などについては、また別の機会に紹介しようと思います。

県予選では予想外のトラブルが多々あり、惜しくも四位でしたが、多くの技術を学ぶことができ、とても勉強になった良い大会だったと思います。

今回のロボット制作で良かった所

ロボットの現在状態が把握できるステータスランプが非常に役立った。（機体上部のLED）
エア圧力計、電圧計がついており、操作、調整が少し楽であった。
今回初めて、すべてCADで設計してから加工したため、従来より格段にミスが減り、スムーズに製作できた。
11.1vから14.8vバッテリに変更した結果出力が上がり、非常に高いパフォーマンスを出せた。
どれくらいかというと、11.1v使用時よりも30秒ほど早く、同じ課題をクリアするほど。（およそ20~30%UP）
制御コードの簡略化を目指し、より簡単に直感的に操作できるよう仕上げられた。
NC工作機械でたくさんの部品を高精度で加工できた。

今回のロボットの改善すべき所

移動用モーターの適切な減速比が手に入らず、結果十分なトルクを得られず、安定性に欠けていた。

メガホン上昇機構はラックピニオンよりも、エアシリンダを用いた方が素早く、楽であった。

公式練習中エアハンドが破損、もっと頑丈に作れた。

会場で謎のバグが発生（恐らく多くの人がいたためノイズ？大会運営無線機器も不調に見えた）
上記バグ対策として異常再起動、制御不能が多発したため、ノイズに強い機体を制作する。

次の大会に向けて

次のみやざきテクノフェア（2024年11月8日・9日開催）に向けて、チームは日々努力しています。私たち3年生は次回大会には参加しませんが、後輩たちが作成したロボットの動作をみやざきテクノフェアで見ることができますので、ぜひお越しください。
ここまでご覧いただき、ありがとうございました。