考えるロボットを目指して 情報理工学部・情報知能学科 H207951 可知大資

研究の目的 バーチャルな世界でのロボットの再現でなく、現 実世界で身体性を持ったロボットが知的に振舞う ということを目指す

知的に振舞うロボットとは何か？ 自らが世界を認識し、世界に作用できるロボット ロボットが持つセンサだけで世界の情報を取得し、それを元に世界を走行出来たら知的とは言えないだろうか？ 人間とロボットがインタラクション出来たら知的と言えないだろうか？

世界に作用できるとは何か？ ロボットの状況を変化させることなくロボットが 移動するのに対して、 ロボットが作業しやすい ようにする もしくは目的を達成するために、必要ならば周り の状況を操作する 必然的に、静的な世界ではなく動的な（刻々と状 況が変化しうる）世界でロボットが最適な行動を とれるようにする

そこから見えるハードウェア 世界を自由に移動するための体が必要 世界を認識するための各種センサが必要 最終的には世界に作用できるように人間に近い身 体性を持ったハードウェアが必要となってくる （アームなどの導入）

研究の概要 目標を達成するためにはハードウェアとソフト ウェアが必要となってくる 本研究ではハードウェアをメインに研究した しかし、最終的な目標である外界に作用できるロ ボットまで研究は及ばず、そこに至るためのハー ドウェアの基礎の作成にとどまった ソフトウェアは共同研究者の中谷聡太郎に一任し た

ハードウェア・ソフトウェア関係図 知的に振舞うロボット ソフトウェア プランナー ハードウェア ロボット シミュレータ

ハードウェア・ソフトウェア関係 ハードウェア ソフトウェア（共同研究者、中谷の領域） ロボットとその制御用のプログラムを指す 外部センサの制御用のプログラムもハードウェアに 含まれる ソフトウェア（共同研究者、中谷の領域） プランナー、シミュレータなどのプログラムのこと を指す

プランナーとは プランナーとはハードウェアから世界の情報を受 け取り、それを元に与えられた指令をその世界で どうやったら行えるかをプランニングする 世界の情報はすべてが送られるわけではなく、 ハードウェアが確認することのできる範囲に限ら れる。そのためにプランナーとハードウェアは適 所で通信を行うことになる 詳しいアルゴリズムなどの説明は共同研究者の中 谷の発表で行われます

開発計画① 第一段階：ハードウェアの基本的な動作確認とソフ トウェアとの妥当性（基本的な動作：前進・後進・ 旋回） 第二段階：ハードウェアに空間認識能力を付与する ホイルエンコーダの導入（正確な移動距離の把握） カメラの導入（世界の認識） デジタルコンパスの導入（旋回角度の把握） 距離測定用の赤外線・超音波センサの導入（目標物ま での移動距離の計測・障害物があった場合の検出）

開発計画② 第三段階：第二段階で作成されたハードウェアに外 界に作用できるアームなどを搭載する （自由度をより高くする） 第三段階：第二段階で作成されたハードウェアに外 　　　界に作用できるアームなどを搭載する 　　（自由度をより高くする） 第四段階：第一～第三段階で得られたハードウェア 　　　やデータを元に二足歩行ロボットへ転換

今回使用した主なパーツ Arduino Duemilanove 328 TA7291P HMC6352（デジタルコンパスモジュール） タミヤ　楽しい工作シリーズ No.104　2チャンネ ルリモコン ブルドーザー工作基本セット

Arduino Arduino は、マイクロコン トローラを中心とした回 路、 Processing/Wiring 言語 を実装した開発環境から 構成されるシステム

TA7291P TA7291P は、正・逆転切り 替え用としてHブリッジド ライバで正転・逆転・ス トップ・ブレーキの4 モー ドがコントロールできる

HMC6352 I2Cで接続するだけで、方 角を知ることができる 計測頻度を、秒間1回～20 回の範囲で選ぶことがで きる 分解能：０．１° 精度：１．０°

なぜこのハードウェアを選んだのか Arduino・・・ 扱いやすい、高度なことが出来る TA7291P・・・ 　なぜこのハードウェアを選んだのか Arduino・・・ 扱いやすい、高度なことが出来る TA7291P・・・ モータ制御に必要なブリッジ回路を簡単に扱うこ とが出来る HMC6352 　自機の正確な旋回角度の測定に必要 ブルドーザー工作基本セット・・・ 車輪を使用した場合よりも走破性に優れる

完成したハードウェア ＨＭＣ６３５２ TA7291P Arduino

完成したハードウェアでの実験 1秒・2秒前進もしくは後進した場合の移動距離・ 左右のズレ（誤差）が平均どれくらい出るのかの 確認 90度左・右、それぞれ旋回させて平均してどれく らいの旋回ができるのかの確認

このラインからどれだけズレたかで左右の誤差の判定 実験概要①（前進・後進のテスト） このラインからどれだけズレたかで左右の誤差の判定 このラインより右に出たらプラス 左に出たらマイナスと記録する 走行距離計測用の目盛 スタートライン ロボット

実験概要②(右・左旋回のテスト） 正確な旋回角度を計測するために今回はデジタルコンパスモジュールを実装 ロボットとPCを接続しその数値を読み取ることとした ロボットを旋回させてその旋回角度の計測 ロボット

データシート① （１秒・2秒前進した場合の結果） 前進(1ms) 誤差（左右） 前進(2ms) 52 0.5 138.4 0.1 51.7 139.5 2.1 -0.8 139.2 1.1 52.5 0.4 140.2 2.9 51.5 0.7 0.8 51.6 138.8 -1.6 52.7 138.5 -1.9 52.8 141.3 1.2 51.9 -0.7 141.4 1.6 140.8 -0.1 平均（cm） 52.07 0.37 139.76 0.62

データシート② （1秒・2秒後進した場合の結果・90度右旋回・左旋回した場合の結果） 後進(1ms) 誤差（左右） 後進(2ms) 誤差(左右） 右旋回(90°) 左旋回(90°) 54 0.2 93.5 -1.3 93 不明 53.4 -1.5 92.5 92 53.3 2 -1 80 53.8 -0.8 96 52.2 -1.2 94.8 -1.1 90 52.8 94 -1.8 97 52.3 -0.4 95.6 83 53.6 97.6 53 95.3 0.1 88 53.5 -1.4 96.6 平均（cm） 平均（°） 53.19 -0.49 94.64 -1.16 89 　90(視認できる限り）

結果 データシートを元にプランナーでのプランの設計 が可能になった プランナーがハードウェアを制御するための最低 限の関数が完成した 少なくとも第一段階のハードウェアの基本的な動 作確認は出来たと言える 左右への旋回も高い精度で行うことが出来る 誤差が出てもデジタルコンパスモジュールで訂正が可能

課題① データシート②の左旋回を見ると値が不明になっ ている→デジタルコンパスモジュールの値がうま く受け取れていない 速度設定が細かく行えない 細かい速度調節が出来ないとセンサを付けたときにセンサ の動作時間のラグによりセンサが思った通りの動作をして くれない可能性がある

課題② 現状ではハードウェア内だけで完結してしまって おりソフトウェアの妥当性が試せていない 当初予定していたセンサ類がほとんど搭載されて いない（何もない世界・事前情報のある世界しか 走行できない） センサを用いないハードウェア制御に力を入れす ぎた 開発計画が活かせていない

展望 課題①の問題点を解決するために機体の再設計が 必要 ハードウェアに搭載出来ていないセンサ類を搭載 する ソフトウェアとの連携 制御用のソフトウェアは値の変更などで対応し、既 存の物をそのまま使用 ハードウェアに搭載出来ていないセンサ類を搭載 する ソフトウェアとの連携 それにより設定した世界を走破できるようにする

以下補足用スライド

なぜ二足歩行ロボットなのか 外界に作用するハードウェアの作成ならば開発計 画の第三段階までで問題ない しかし第三段階までではロボットコンテストなど に出場しているハードウェアとの差が出せない 考えるロボットという至上命題を達成するために はハードウェアの能力とともにその外見も必要と 考えた そのための二足歩行

先行研究― Robovie-R Ver.3 Robovie-R Ver.3は研究開発用のプラットフォームで、 将来、高齢者や障害者と行動を共にして、買い物 など社会生活を支援することを目指したロボット を開発のためのツール http://robomedia2006.blog.so-net.ne.jp/2010-05-05より 抜粋

我々の考えるロボット Robovieが人間の支援を視野に入れているのに対し て、我々が考えているロボットはゴールを入力す ればそれ単体でも行動できるロボット 最終的にはあれとって、などの直接的な名称の指 示がなくても人間の挙動から人間が指示している 物体を認識し命令を遂行することをも今日として いる

世界に作用できるとは何か？ A,B,Cの積み木があって、Cの積み木を取れと命令した時にいきなりCを取らずにA,BをどかしてCを取ったら知的ではないだろうか？ それを実現するためには世界に作用しなくてはならない A B C