# 2024 JAMSTEC 機体

## 大会ルール

- [2023大会](http://jam23.underwaterrobonet.org/wp-content/uploads/2023/08/0800d0d85f3d27e10d1c6aee6ce77ea2-1.pdf)

- ロボットの条件
- 自律制御可能
- ケーブル可

- 採点方法
- プレゼン30点
- 実装30点
- 無索で水中動作 -> 30
- 有索で水中動作 -> 20
- センサのみ動作 -> 10
- 動作せず -> 0
- 「動作した」...「少なくとも一つ風船を割った」
- 午前、午後の二回のうち、高いほうを採用
- 競技40点
- 1位 -> 40
- 2位 -> 30
- 3位 -> 20
- 4位 -> 10
- 5位以下 -> 5
- 一つも割れなかった -> 0
- ワークショップ
- A0サイズの張り紙で技術内容やオリジナリティをアピール
- コアタイム中は説明担当者が必須
- ポスターの原稿は事前に提出
- 水槽競技
- 午前・午後の二回
- 3~5分
- 二回のうち、高いほうのポイントを採用
- ルール
- 風船割り
- 0.8mの風船(黄) -> 20pt
- 0.6mの風船(青) -> -10pt
- 0.3mの風船(赤) -> 30pt
- 使えるのはダルマ画びょう一個のみ

- プール

## 去年の大会をみて

- 画像認識の周期が遅くて大変らしかった
- 風船の位置を推定しても次の推定までにだいぶ流されてる
- 画像処理のレートを速くする
- 通常のraspi4では速度が足りない
- 地上のPC?
- 速く処理するための工夫?
- 自分で姿勢制御できるようにする

## 機体に必要な要素

- 姿勢制御
- ハード
- 回転に対する耐性
- 羽みたいなのをつけるとか
- raspberrypiつむための容積
- スラスタの配置
- ソフト
- 画像処理の速度の実現
- 外部のPCを使う

# 2/09 MTG
![Aqua Lab_ 2024-02-08 11_00 PM_ページ 1-[1707404861816]](https://hackmd.io/_uploads/H1-vAwziT.png)

# 2/22
第二案
![[e-mail]のパーソナルミーティングルーム 2024-02-22 10_37 PM_ページ 1-[1708611924824]](https://hackmd.io/_uploads/rJt75AV2p.png)
目的：
赤い風船を狙う
床を使って水平をとる

- カメラが抵抗でおいていかれる
- カメラの姿勢維持
- 紐が絡まる
- 床の凹凸
- タイヤでかくする
- おもり・糸の回避
- 風船ごとまたぐ
- こっちの案ならカメラは機体に取り付けて、ひたすら赤風船を目指し続ける形でもよさそう
- スタート時に床に直行することはルール上平気か?
- 多分平気
- 目的の風船まで、他の風船をかわしながらたどり着く経路は作れるか?
- 簡単ではないが...
- 高速で落ちると床に激突する
- バラストなど
- 糸どうする
- ...

# 2/29
![Aqua Lab_ 2024-02-29 10_42 PM_ページ 1-[1709215825611]](https://hackmd.io/_uploads/S1dqxfC3T.png)

第二案続き

目的：
赤い風船を狙う
床を使って水平をとる
道中の風船も割る <- new!


- 色を見分けるのをあきらめる?
- 青の風船の原点は他の風船の得点に比べて小さい
- 4輪 or 2輪
- おもりをまたいでいく
- おもりにぶつかったとき
- おもりの大きさ100mmx100mmxいくつか
- 車体が浮いたら姿勢制御が必要になる?
- おもりが目の前にあることがわかれば、かわしたりするのもやりやすい?
- 糸の張力(風船の浮力・慣性力、おもりの重さ)を受けたときの姿勢維持
- 重力やダウンフォースと推進力でごり押せるのか
- 重くすると慣性が大きくなるので、必要な推力が上がる。応答性も下がる?
- 重さの調整が重要
- 糸にぶつかっていることがわかれば、モード変更などができるかも?
- センサで糸やおもりを検知
- 曲げセンサ
- 磁石とIMUの磁気検知をつかって機械的な接触センサをつくる
- 二つ以上の風船が同時に画鋲に近づいてくることがありうる
- 糸の長さと位置の関係次第

第三案

車輪なし (ホバー)
床に沿って進む

- おもりに引っかからない
- 糸にぶつかったときの姿勢制御
- 車輪よりも難易度が高め?
- 床との距離と傾き
- 三点で距離取るなど
- IMUからも傾きを取る?
- 距離を取る手段
- ソナー
- スラスタの数
- 床との平行 & Z軸方向
- 3 ~ 4
- 水平方向
- 3 ~ 4

# 3/5

## 機体案
- 水上機体　
- 船からもりでつく
- ちきゅう
- 真下にカメラをつけて下を取る
- 割るモジュールを降下させる
- モジュールが慣性で流される、剛体としてもモーメントを受けそう
- 上からなんでも射出できる
- エアシリンダー　電磁弁さえ水に漬からないなら詰める
- 圧縮空気で内圧高める
- ペットボトル機体作れる！？
- 中に入れたものが傷つけるとやばいので慎重に
- 圧力計つけとけば防水できてるかのチェックにもなる
- ワイヤレス給電
- バッテリーは詰めなさそう
- 電解コンデンサとかはわかんない　極性
- 圧力でバラストとか
- 弱いほうの高圧
- シリンジ：デカ注射器
- 排気は逃がす用の容器作るとか

- 水中機体
- 回転軸に対して対象に作る　傾いたとして制御に影響が出ないように
- 判定回数が難しい

- 水底案
- バラストが難易度ある
- 下からひもを引き込んで割るならかなり確実に割れそう

- ペットボトル防水核！？
- ワイヤレス給電　バッテリーも
- 光通信
- 10cmくらいならxbee通る　容器間の通信をワイヤレスで
- 乾電池積むとか
- 100V60Hzの電源にWi-Fiつめる
- エアチューブに電源線通す

- 上から風船で吊るしてやる

## 進め方について
- 理想はいろいろ試作してみる
- 予算と労力と時間が問題

- 手で上からやって割れるか実験してみるとか
- 手で引いてどれくらいの抵抗か確かめるのがよさそう

# 3/6

- 今の代は制御班の人が多い
- 制御が頑張れるコンセプトにしたいね
- 試作機を速攻で作って機械と並列で実験を進めるなど
- 要素実験がしたい
- 風船と画鋲で色んな割り方を試してみる

# 3/7

![Aqua Lab_ 2024-03-07 11_06 PM_ページ 1-[1709823467613]](https://hackmd.io/_uploads/r1Uyv8D6a.jpg)

水上案を煮詰める

- 水上案
- **船から銛で突く**
- 銛の長さどれくらいになるか
- 0.7m ~ 1.2m
- 機体のサイズ制限
- 2m x 1m x 1m
- ストローク
- 「突く」機構を下におろしてから突く
- エア系は水中で使えるのか?
- 電磁弁を水中で使うのは難しい
- 電磁弁とは、電気で動く弁のこと
- 排気口は空中に繋がってないといけない
- 水上機体なので浮力過多で良い?
- 機構ごと水中におろすのが大丈夫かどうか
- 水上での制御について
- ロール・ピッチ方向に揺れるのでどうか
- 70cm * 5deg ~= 6cm
- けっこうずれる
- IMU + なにか
- IMUの精度ってどんなもん?
- 地磁気とジャイロでフィルターかけると結構いい感じらしい -> 要実験
- サーボモータ
- 慣性で動く <- 水底でも少なからずありそう
- 風船を探して割るコンセプトには付きまとってくる
- ソナー
- 曲げセンサ
- 触覚として使う

- 制御を頑張るコンセプトについて
- 機械と同時進行で制御が進められるような機体
- 22, 23への技術継承をしつつやっていく
- 制御への負荷が過多にならないように注意する必要はある

- 水底案
- 糸を手繰る方法
- 歯車で手繰る
- 別にゴムとかの摩擦車でも良い
- くっついたり離れたりするので、歯車同士のかみ合いが気になる
- 糸をちゃんとまっすぐ挟まないとずれていきそう
- 風船の検知
- カメラで大まかな位置を検知しつつ、接近時に判別できる機能が欲しい
- 車輪に糸が絡まらないようにしなくてはいけない
- IMU
- 等速で進ませる -> 機体が風船にぶつかったときにIMUの応答が変わるはず
- 触覚センサ
- 光センサ
- 発光器と受光器との間にある障害物を検知
- 糸ではなくおもりを検知
- 車輪について
- オムニホイール
- 方向に拘束がかかるタイプの車輪
- 機体の重さの話
- 慣性
- 慣性モーメント
- 床に激突する問題
- z軸方向のスラスタ

# 3/11
### 実験
- 風船割ってみた
- ただ当たっただけでは割れない
- すこし推力を出せれば割れそうだった
- 意外と慣性は少ない？
- 棒の受ける抵抗
- 速度を挙げれば上がりそう
- 棒についた針で割ろうとしたら結構力必要だった

### 各案
- 水上
- 概要
- 水上から風船の上で割るモジュールを作動させることで風船を割る
- 色々な割る方法を試したりできそう
-　デメリット
- 揺れによる影響が大きい（5~10度で当たらなくなりそう）
- 割ること自体は、風船に当たる（風船の衷心から十センチくらい？）に当たればできそう
- 割るための機構に対するモーメントや水からの抵抗が姿勢に影響しそう
- そもそも、風船の位置を見つけてちゃんと止まったうえで針を落とすことができるのか
- メリット
- 水上なので防水のハードル低くいろいろ試せる
- カメラが下向きなので水面の反射の影響がなくなる
- デバッグやプログラム書き換えのしやすさ
- 無線通信が効く
- わからない
- 揺れがどのくらい影響するのか
- 水底
- 概要
- 水底を走り、風船を巻き込んで割りながら進むことで検知やフィードバックのハードルを減らす
- デメリット
- 床面に重りなどがあるのでそれをどうよけるか
- タイヤが重りを踏んでも大丈夫なのか？
- 接触センサー使うとか
- 重りをよけたあとしっかり戻れるか
- オムニホイールやボールなどで横移動できるようにすれば
- 赤風船以外も割ることになる
- 全部割れば点は変わらない
- 風船を巻き込んだ時にちゃんと割れるのか
- よけれるようにする
- メリット
- 床面に機体が拘束されるので自由度が減る
- IMUのキャリブレーションが容易
- 割る時にz軸の調整が不要
- センサーの判定回数が減ったとしても対処しやすそう
- わからない
- タイヤに対する重さとタイヤの種類
- IMUでどのくらい正確にとれるのか

- 水中
- 概要
- 水中を移動して真横から突っ込んで風船を割る　オーソドックス
-　デメリット
- 機械学習だと0.2Hzくらいでしか判定できない
- 学習方法や検知の仕方を変えてやれればもっと早くなるかも
- 姿勢制御が難しそう？
- メリット
- オーソドックスなので先例や参考例がたくさん
- 応用がききやすい
- 失敗した時のリカバリーが効きやすい
- 試行回数を稼ぎやすい？

### 結論
- 水底案でいこう

# 3/21

**水底案でいく**

- 水底
- 概要
- 水底を走り、風船を巻き込んで割りながら進むことで検知やフィードバックのハードルを減らす
- デメリット
- 床面に重りなどがあるのでそれをどうよけるか
- タイヤが重りを踏んでも大丈夫なのか？
- 接触センサー使うとか
- 重りをよけたあとしっかり戻れるか
- オムニホイールやボールなどで横移動できるようにすれば
- 赤風船以外も割ることになる
- 全部割れば点は変わらない
- 風船を巻き込んだ時にちゃんと割れるのか
- よけれるようにする
- メリット
- 床面に機体が拘束されるので自由度が減る
- IMUのキャリブレーションが容易
- 割る時にz軸の調整が不要
- センサーの判定回数が減ったとしても対処しやすそう
- わからない
- タイヤに対する重さとタイヤの種類
- IMUでどのくらい正確にとれるのか

### 構成を考える

必要なパーツは何でしょうか

- 機械
- 車輪
- ボールキャスター
- 個数
- 4つ
- 形状
- 素材
- スラスタ
- 水平方向の運動
- 鉛直方向の運動
- 下向きの力を得るのに使う
- JAMSTEC以外の大会に機体を流用する可能性に対応
- スラスタ × 5~7
- 水平方向
- 3
- 鉛直方向
- 3
- アジマススラスタ × 4
- おもり・浮きのスペース
- 風船割るための機構
- 画鋲の位置
- そこに風船を誘導する
- 風船を誘導する機構
- 接触センサ
- 目の前にあるおもりや糸を具体的に検知
- おもり?糸?
- タイヤの前に着けておいて、おもりを検知
- カメラ
- 風船の位置を把握する
- 位置
- 骨組み
- 防水容器
- 容積
- 内容物
- 回路
- ラズパイ
- バッテリー
- (バラスト (可動式の浮き))
- 新しいセンサについて
- 磁気エンコーダ
- 前例あり(田中研)
- 個々のモーターについて、どのくらいの電流(escへの信号)を入力するとどのくらい回るのかを正確に知るのには有効
- 圧力センサー
- 水圧から水深や加わっている力が測れる？
- 水深センサーで良くない？
- 力を見るには加速度を見るのがいい

# 3/22
### コンセプト
- 水底を走る
- ボールキャスター
- スラスタを下に向けて噴射して水底に張り付かせる
- おもりの上またいだ後、紐の上を走って風船を手繰り寄せる
- 赤の風船を目印にして制御する
- ボールキャスターのモジュールは取り外せるようにする

### 機械
- アジマススラスターx4
- [BLDC](https://ja.aliexpress.com/item/32863385773.html?spm=a2g0o.order_list.order_list_main.36.17a2585abub7IK&gatewayAdapt=glo2jpn)x4
- 防水サーボx4
- 防水容器
- フレーム
- ボールキャスター
- [実験用に買ったの](https://jp.misumi-ec.com/vona2/detail/223303148860/?KWSearch=69x31mm+%5B%E6%A8%B9%E8%84%82%E8%A3%BD%5D%E3%83%9C%E3%83%BC%E3%83%AB%E3%82%AD%E3%83%A3%E3%82%B9%E3%82%BF%E3%83%BC&searchFlow=results2products)
- 風船の紐を手繰るためのガイド機構
- 紐が絡まらないための保護ガイド
- 回路、センサ類とその固定具
- 画鋲

### センサ
- カメラ
- ラズパイカメラx2
- 横向き(QR読める)
- 下向き(地面を見れる)
- 物体検出
- 位置?姿勢推定
- IMU(Inertial Measurement Unit)
- 加速度
- ジャイロ(角速度)
- (地磁気)
- 屋外のロボコンなら使い物になる？
- 位置姿勢推定
- 相補フィルター
- カルマンフィルター
- Madgwickフィルター
- 曲げセンサ
- おもり検知
- 水深センサ (TECHNO-OCEANや海洋ロボコンを意識)
- IMUだけでは深さを正確に測れないかも
- 沖縄では確実に欲しいかも
- 実際のところはどんなもんなのかはわからん

### 回路
- バッテリー
- おさがりを使える？
- ボード類
- ラズパイ4
- nucleoF303K8
- デバッガが使いやすい？
- センサ
- ラズパイカメラx2
- IMUx1
- 曲げセンサx2~4
- 水深センサx1
- アクチュエータ
- [BLDC](https://ja.aliexpress.com/item/32863385773.html?spm=a2g0o.order_list.order_list_main.36.17a2585abub7IK&gatewayAdapt=glo2jpn)x4
- 防水サーボx4
- その他
- ツリー電源
- 蓋を開けずにオンオフ
- [リードスイッチ](https://akizukidenshi.com/catalog/g/g113371/)
- 蓋を開けずにオンオフできることによって本当に便利になるのか？
- 蓋を開けずに書き込み
- アンテナ

### 制御
🤗🤗

## 3/24
### 今更だけど質問どうぞ
- 22日に聞かれたこと
- 自由度ってどういう意味で使ってるの?
- アジマススラスタとは結局何なのか
- 可変ピッチプロペラ
- iwatobiに搭載されている機構
- 羽根の角度を変えられる
- バラストとは結局何なのか
- 重石
- 重さを調整できる
- マイコンなどからの命令で重さを変えられる
- 上下方向(z軸方向)の移動にも使え得る
- スラスタで移動するよりは圧倒的に遅い！
- 重力と浮力がつりあった状態(中性浮力)を維持して、スラスタでの移動をしやすくするために使うといい感じ
- hough変換とは
- 形(図形とか曲線とか)を見つけることができるらしい
- rgbとhsvって何
- rgb = red green blue 光の三原色
- hsv = 色相 明度 彩度
- どっちも3つの値で色が決まる
- rgb→hsvの変換もhsv→rgbの変換もできる
- 赤い風船の色
- 環境によって明るかったり暗かったりetc.
- r, g, bすべての値の関係を見ないと「赤」を見つけるのは難しい
- hsvなら色相を見れば「赤」を見つけられる
<img src="https://hackmd.io/_uploads/S1Zxrj6R6.png" width="80%">
- 今日追加で聞きたいこと
- BLDCって何ですか
- ブラシレスDCモータ
- 

- ラズパイとは（マイコンとの違い）
- ラズパイはパソコン(の一種)
- パソコン
- 色んなことをやらせたい
- 計算
- webサイトをブラウズする
- discordで通話する
- 様々なタスクをこなす
- 同時にこなす
- OSが働く
- 人間は干渉しない
- いつこなすか
- データの処理
- どれくらいのリソースを割いてこなすか
- ROSはこれをいい感じにしてくれる
- ROSにはROSとROS2があり、バージョン違い
- 互換性がとても低い
- マイコン
- 機械をコントロールさせたい
- 一つのタスクをこなす
- 人間が干渉しやすい
- いつこなすか
- IMUのデータを取ってくる
- どれくらいリソースを割いてこなすか
- ヨー軸とは
<img src="https://hackmd.io/_uploads/Sk_ohjTRT.png
" width="90%">
- 曲げセンサとは
- PTF(Polymer Thick Film：高分子厚膜フィルム)デバイスの一種です。センサ部が曲がると抵抗値が減少します。
<img src="https://hackmd.io/_uploads/BkSn9i6A6.png" width="50%">
- ラズパイカメラを正面につけると全反射した風船はうつらなくなるのか。ラズパイの画角
- ラズパイカメラはそれなりに画角がある
- トリミングして処理してるらしい
- 水面が映らないように(決め打ちで)トリミングすることは可能らしい

### 分担をきめるぞ！

- miyatani
- 運用部門と実装でわけたら？
->単純に試作段階で動くもん作る(イメージとしては単純に各要素を動かす最小構成の再現くらいの意味)
=>実際に作った際の時間の問題ありそう
->シンプルに最低限わかる人なら去年と二年前のデータあげればええんちゃう？
(BLDCまわりと電源以外は単純なので最悪はそこだけ切り離してchikurinか私が用意するという対処はありそう)
（制御はますますミニロボと）

機械->意外とモジュール数多くないのでは？(３人いれば十二分では？)
- 風船割
- 車
- 防水容器->去年のとか二年前のやつをベルトで縛る
- フレーム
一度前の年度の機体情報を少しずつパチれば良いので、タスク管理する人と、責任もって実行する人に分ければ良くて、
動ける人が責任もってテスト回路とプログラムあたりを組んで、練習をそこで兼ねれば？

- 機械
- 23-satoimo
- 21-Higuchi 院試
- 回路
- 23-saho
- 23-morisawa
- 制御
- 22-chikurin
- 21-miyatani
- 22-noir
- 23-hirono
- 22-h1ronoK

### 会計について
- 前払いにしたい...
- 終わった後の清算は本当に面倒くさい
- プロジェクトの人数が変わった際のしわ寄せが終わった後に回るのがつらい
- 施設、参加費、交通費の処理が楽だし、後から揉めるリスクが下がる
- 稀にあるけど失敗した場合に作り直しをして工賃が倍になるとかすると誰が建て替えるのかで揉めそう
- 先払いの場合、そのまとまったお金をすぐに用意できる低学年が少ないのは懸念
- いくらってよそくできるの？

- 一人あたりの金額を決める
- 総額の参考
- ミニロボ
- ラズパイとか買い直しがあり10万くらい溶けてたはず
- イカ
- BLDCもらってきたため8万円（私の出した分のみ）
- 防水容器などで3万円弱 (竹林)
- kurione
- バッテリー、モーターなどを買ってなくて35万円
- Wifiモジュールを買ってる
- レンタカー等で3.6万円程度
- 新入生
- CatchRobo
- 30万円
- 暫定: 3万円
- 今日いなかった人の意見を聞いて決める

# 5/10

5/18までに機体完成を目指す

- フレームの完成はいけそう
- 防水容器
- 基板防水がまだ手付かず
- 外に出す必要のあるケーブルの本数などが未知数
- アジマススラスタが怪しい
- プリンターパーツの生成にてこずっている