正確に曲がるためプログラム

前ページに書いたようなさまざまな問題の中で、回転の精度を上げる方法をFLL2006のスペースエレベータのミッションを例にして紹介しよう。

始めにスペースエレベータのミッションの走行図を図2（1）に示す。まずスタート位置からスタートする。目的物であるエレベータに対して、ロボットが正面から相対してクリアするように設計されており、その結果回転位置Aで正確に曲がることが重要になる。回転位置からさらに約10cm進んで、目的物と相対する。ここで相対したときの左右の許容誤差は約±1cmである。車幅6cmを使っての回転であるから、回転時点での許容誤差は距離で言うと以下のようになる。

±1cm×（6cm/10cm）＝±0.6cm

回転半径6cmであるから角度で言うと以下のようになる。

360°÷（6cm×2×3.14÷（±0.6cm））＝5.7°

実際に回転する角度は左に約60°なので、誤差は1割程度しか許されない。

図2（2）にこの位置Aで曲がるためのプログラムを示す。このプログラムは実際に中三のメンバーの作ったものである。

行き過ぎた部分を補正を行う

図2（2）の動作は大きく3つにわかれる。まず（a）〜（f）は最初に大きく回転を行う動作である。この回転は前ページに書いたように片方のモータ（ここでは右側のモーター（a））を大きく、逆側のモーター（ここでは左側のモーターC）を逆方向に弱く回して軸として機能するようにし、車幅分を回転半径として利用する方法である。それに対し、補正をするのが（g）〜（l）と（m）〜（r）の部分であり、まず（g）〜（l）において回転させる方のモーターに対する補正、（m）〜（r）が軸となる方のモーターの補正を行っているものである。

まず（a）ではモーターAについている回転センサ1とモーターCについている回転センサ3の初期化を行っている。次に（b）では赤いコンテナと呼ばれる変数を0に設定している。

そして（c）においてモーターAを正方向にレベル5で駆動し、モーターCを逆方向にレベル1.5で駆動し、回転を始める。回転は（d）で表現されるループの条件が満たされるまで続けられ、ここでは回転センサ1と3の双方の合計が12になるまで続けられる。理想的にはモーターA側の回転センサが12進み、モーターC側の回転センサ3は動かないことが目標である。

一旦ループの条件が満たされたなら、（e）でモーターを止め、（f）で300ms待って完全にモーターが停止するまで待つ。実際には（e）と（f）の間でも余分に進んでしまう。しかもこの量が電池電圧によって変化する。

（g）からはモーターA側の補正プログラムであり、本来の動くべき回転センサの量12を赤いコンテナの変数入れる。次に（h）においてこの理想の量である12と実際に動いた回転センサ1の量を減算して差を求める。（i）においてこれが正か負かを判定し、正ならばまだ回転が足りなかったということで（j）を実行し、負ならば行き過ぎたということで（k）へ行き、その差分だけ補正する。そして（l）ではその補正のモーターの止まるのを300ms待つ。

（m）からはモーターC側の補正プログラムである。C側を軸として回転するから、理想的には回転センサの動く量は0であるべきとなる。従ってこの理想の量0を青いコンテナの変数に代入する。次に（n）においてこの理想の量である0と実際に動いた回転センサ3の量を減算して差を求める。

そしてモーターAと同様に（o）において正か負かを判定し、それぞれに応じて逆方向に補正すべく（p）あるいは（q）にて逆方向にモーターを動かす。最後に（r）でモーターの止まるのを300ms待つ。

このようにして、動かす側、軸とする側双方の補正をすることにより、目的とする精度で曲がることができるようになった。なお、このプログラムは汎用的に使えるが、細かいパラメータはロボットの重さや重心によって当然細かなチューニングが必要になってくる。 次のページ