RoboNova とは

RoboNova とは Hitec Mulitplex Japan から発売されている２足歩行のロボットキットです。１０万円弱で購入できるロボットキットですが、ラジコン開発で培ったサーボモータ技術を惜しみなく投入して出来たロボットキットです。

Bluetooth コントローラ

• 現状
  

  ロボットを遠隔制御（リモートコントロール）する場合は何らかの無線技術が必要になります。RoboNova では赤外線によるリモートコントロール装置が純正オプションとしてあります。リモコンは全部で３２種類のコマンドをロボットに送信できるようになっています。また、個別にIDを設定して４機のロボットを混信無く動作させられます。非常にお手軽な赤外線リモコンですが、指向性が強い上にコマンドが限られています。また、到達距離もいまいちです。

• Bluetooth コントローラ開発動機
  

  Bluetooth は元々、赤外線通信(IrDA) の改良版として開発されましたので、上記の回答として利用するのは理にかなっているわけです。今回は BTRemCon のフレームワークを利用します。

• 仕様
  1. 純正リモコン機能の全てのコマンドが送信可能

     純正リモコンの赤外線受信機の置き換えが出来るようにする。最大で１２８個のコマンドが送信できるようにする。コマンドは一文字のキャラを純正リモコンのコードと対応させるようにする。対応表

  2. 小型

     ロボットに簡単に搭載できるようにする

  3. 安価

     安く作れるようにする

  4. シンプル

     簡単な構造にしてロボットの激しい動作に耐えられるような、シンプルな構成にする。コマンド構成もシンプルな構造にしてプログラムを単純化する。

     • 対応表の見方

       表中の Tag となっているのが、BTRemCon で受け取る文字列。0-9, a-v までが実動作になる。w-z がそれぞれの ID 切り替えになる。例えば、x を送信すると その後のコマンドは ID=2 のオフセットが付加されてサーボコントローラに送られる。

携帯電話による制御

携帯電話による制御は Pirkus・Rシリーズが、最初です。ただ、携帯電話が BREW 対応電話に限られるのでユーザが自由にプログラムを組むことが制限される。本システムは Symbian OS S60 対応携帯電話である NOKIA 702NK(II) を利用してプログラムを作成しました。ソフトは以前に開発した XRC と共用化してあります。

PC による制御

Bluetooth 搭載PCであれば、簡単に遠隔制御できます。搭載PCで無くても、Bluetooth のUSBドングルは安価で入手性も良いのでお手軽です。

• Bluetooth セッティング

  Bluetooth セッティングのキモは

  1. Bluetooth シリアルポートを使う

     
     

  2. セキュリティー保護された接続のチェックを外す

     
     

• TeraTermPro による制御

  シリアル通信が行えるプログラムであれば、どれでもいいと思います。Bluetooth でシリアルポートを使う場合は COM4 以上になっている場合がほとんどですので、それらのポートをセッティングできるターミナルソフトが必要になります。

  BTRemCon を介した RoboNova の PC との接続まで

  1. BTRemCon 接続
  2. RoboNova 電源ON（ブルーLED 一秒間点灯）
  3. PCとRoboNova の接続

     
     

  4. TeraTerm からコマンドをタイプして RoboNova が動作することを確認する

• ジョイスティックの接続

  今回は Saitek のジョイスティックを利用しました。ごついジョイスティックでのロボットの操縦は、幼い日に夢見た心を思い出させます。

  1. ジョイスティック V.S. ゲームパッド

     ゲームパッドも入力デバイスとして魅力的ですが、今回の場合だとジョイスティックに軍配が上がります。ゲームパッドは左手で前後左右の方向キーの操作、右手で決定・キャンセルの操作が基本です。今回のようにたくさんのキーを操作しなければならない場合はゲームパッドでは根本的にボタンの数が足りません。そこで、右手でジョイスティックの操作（ロボットの方向の決定）、左手でPCのキーボードを直接打鍵してロボットの動作を行えるジョイスティックの方が都合がよいのです。もちろん、限られた動作を行う場合はこの限りではありません。

  2. キーボード変換ソフト

     今回のシステムでは基本的に、ターミナルソフトからコマンド（キャラ）を送信することによりロボットの操作を行っています。ジョイスティック、ゲームパッドのキーがそのまま、ロボットに伝わるわけではありません。ジョイスティックやゲームパッドの入力情報をキーの入力に変換する必要があります。

     1. JoyToKey

        ほとんど定番のソフトです。ゲームパッドで操縦する人はとりあえず、使ってみると良いと思います。

     2. Saitek Profiler

        Saitek のジョイスティックに付属しているユーティリティーソフトです。ジョイスティックの入力をキーの入力に変換します。

ワイヤレスカメラの搭載

Bluetooth での遠隔操縦の次に行いたかった改造がワイヤレスカメラの搭載です。ロボットにワイヤレスカメラを搭載することにより、ロボットの遠隔操作がより高度になります。また、難しいことはともかくとして、ロボットの目線で操縦できるのはそれだけで楽しいものになります。

• ワイヤレスカメラの選定

  ロボットに搭載するものですから、バッテリ駆動と小型化は外せません。昨今では悲しいことに監視・盗撮目的でこの手のテクノロジーがドライブされていて、それなりに使えるカメラが安価に入手できます。また、ロボットに搭載するものですからマウントしやすいものが便利です。

• 仕様機材
  1. ワイヤレスカメラ
     

     上記の検討項目からカメラは 208C （メーカ不明？）にしました。受信機もセットになっているので、受信した出力信号をそのままキャプチャユニットを介してPCへ送ることが出来ます。

  2. キャプチャユニット

     PC でロボットから画像を送信させて、そのままPCに取り込むために必要です。各種システムが販売されていますが、今回は玄人志向のKRTV-AGB/U2を利用しました。ロボットで使わない時はテレビチューナーとして利用できます。稼働率の面から見ても優れものです。

ロボット制御統合環境

上記までで各モジュールやソフトを組み合わせてもそれなりに２足歩行ロボットの操縦は楽しめると思います。ただ、今後より高度な制御を行おうとすると少し問題が出てきそうです。現在はキャプチャユニットに付属のソフトを使っていますが、画像処理や画像認識を行おうとするとそれらを組み込むためのソフトが必要になります。また、ロボットを自立的に動作させるためには先の画像認識と連動してコマンドをロボットに送るためのシステムが必要になります。つまり、キャプチャ機能と通信機能を統合したソフトをプラットフォームとして用意して、それに画像処理・認識をプラグインしていくシステムが早晩必要になります。

今後

今後はロボットの能力を高める方向と制御ソフトを向上させる方向の２種類があります。

• ロボットの能力向上
  1. モーションの精度向上

     カメラとバッテリの搭載により、慣性モーメントが変化したことへの対応

  2. ジャイロ、加速度センサの搭載

     動作補償が行えるようにする

  3. モータと動作電圧の強化

     供給電圧を上げて、モータのトルク強化をおこなう。電圧を高めるとワイヤレスカメラの電源の供給も行えるので、カメラ用バッテリが不要になる。

• 環境の整備
  1. 電磁誘導タイプの充電器

     足裏を工夫して乗っかればそのまま充電できる充電ステーションを検討する。これによりロボットはユーザの手を煩わせることなく行動が可能になる。

• 統合環境
  1. 各種ソフト開発

     画像処理・認識ソフトなどの開発が終了したら、それらを応用したソフトの開発も行う。例えば、将棋やリバーシなどを実際の盤で行えるようにする。