Fグループ電子工作講座

つくばチャレンジ2025_1205メモ

2025/12/05(金)
晴（気象庁データ）
2025/12/06(土)
晴→曇り（気象庁データ）

忘れ物：なし
安全チェック指摘事項：
・特になし
懸念事項
・LiPoの過放電防止回路が必要→今年は運用でカバーする

トラブル

機構トラブル
・右後輪の操舵ギアが脱調
　→サーボ固定部品の隙間を埋める必要あり？
・プレート固定部品が複数個所破損
　→前回の転倒による影響？

回路・センサトラブル
・自作非常停止ボタン内部の部品脱落（再）
　→大量の瞬間接着剤で固定
・GNSS-CLASでFloat/Fixにならず（再）
　→交換したアンテナに対してもシールド追加
　→ラズパイのWiFiの電波が影響？
・遮光シールドの隙間からLiDARに太陽光が当たる
・LiDAR動作不良
　→バッテリーの問題？

ソフトトラブル
・なし

ウェイポイント・機能選択
・公園から信号に向かう際にコンクリートの車止めを回避しきれず
・市役所北西の出口付近で画像による方位角補正が暴発？
・横断歩道等停止位置が近すぎる？

その他トラブル
・市役所北西の出口付近に郵便局の車両が停車していた
・市役所西側通路の1車線を塞ぐようにトラックが停車していた

謝辞

前回に続きGNSSカーレースチャンピオンにGNSS測位の実験を手伝って頂きました
チームAKMと情報交換させて頂きました
茨城高専の学生とお話をさせて頂きました
見学に来ていた社会人グループとお話をさせて頂きました

つくばチャレンジ2025_1129メモ

2025/11/29(土)
晴（気象庁データ）

忘れ物：なし
安全チェック指摘事項：
・特になし
懸念事項
・ギヤから擦れる様な音がする
・LiPoの過放電防止回路が必要

GNSSアンテナ複数種で同時に測位し、挙動の比較を行いました。

トラブル

機構トラブル
・タイヤ部から高音の異音発生
　→インホイールギア内でタップ部破損
　　→ねじ止め材を過剰に塗布するとABSを侵食する
　　　→4輪ともチェックし破損部部品を作り直し
　　　　→異音は収まらず
・帰宅時に車内でロボットが転倒
　→各所３Dプリント部品が破損

回路・センサトラブル
・走行中にラズパイ５の電源が落ちる
　・おそらくモバイルバッテリーの電流不足による電圧降下が原因
　　→昨年度使用したバッテリーに戻してからは電源が落ちなくなった
・非常停止ボタンを押下後に復帰できなくなった
　・自作非常停止ボタン内部の部品脱落が原因
　　→テープ止めで応急処置　※後日再発

ソフトトラブル
・障害物回避後に制限速度が０になって前進できなくなった
　・前回の方向転換時の障害物回避設定の影響
　　→障害物判定の見直しが必要
・待機列に並べずに前方のオペレーターに接触した
　→待機列付近での挙動確認が必要
・駅南側で横断歩道通過後の右旋回中に左旋回中のロボットと接触した
　→相手ロボットから見えやすくする＋障害物判定の見直しが必要

ウェイポイント・機能選択
・駅南側の通路にてウェイポイントと車止めが重なっていた
　→回避機能を調整すれば回避自体は可能だが、とりあえずウェイポイントをずらす
・信号横断歩道で横断歩道の中間付近まで速度が遅い
　→道幅判定によるもの？具体的な原因不明なため要確認

その他トラブル
・各所での画面のキャプチャ忘れ

謝辞

GNSS測位実験を小山高専のGNSSカーレースチャンピオンに手伝って頂きました。

つくばチャレンジ2025_1108メモ

2025/11/08(土)
曇り→晴（気象庁データ）
2025/11/09(日)
雨→小雨→雨→小雨→曇り（気象庁データ）

忘れ物：なし
安全チェック指摘事項：
・特になし
懸念事項
・まだ動作音が大きい（周囲への注意喚起としては役立つ）
・LiPoの過放電防止回路が必要

雨予報だったのでカメラ部にカバー追加
LiDAR情報に基づく自己位置および方位角補正機能を追加
GNSS測位結果の標高の変動に基づく測位精度評価機能を追加
11/09の実験終了時刻間際で確認走行を達成

トラブル

機構トラブル
・タイヤ部から高音の異音発生
　→インホイールギア内でタップ部破損
　　→ねじ止め材を過剰に塗布するとABSを侵食する
　　　→4輪ともチェックし破損部部品を作り直し
　　　　→異音は収まらず

回路・センサトラブル
・モータードライバ動作不良
　→モータードライバを交換して対応
　　→予備基板を用意しておく必要あり
・市役所西の通路で障害物回避が誤作動
　→低い角度から当たる直射日光が原因？
　　→シールドに紙を貼って応急措置

ソフトトラブル
・自己位置推定プログラムで緯度と経度を逆に補正していた
・画像、LiDARに基づく方位角補正はセンサの取り付け誤差が補正精度に大きく影響する
　→取付角度等の入力が必要
・方向転換時に前方の車両と接触
　→方向転換時の障害物判定の領域を変更
・狭所で後退してきた車両と接触
　→近すぎる物体をノイズとして除外していることが原因
　　→障害物判定を見直す必要あり
・自己位置推定の精度が低い場所で回避が発生すると位置や方位角が大きく狂う

ウェイポイント・機能選択
・市役所北東車止め
　・経路を変更、2重経路を廃止
・市役所北東
　・狭所走行開始直前で南北に1m程度のずれが発生することがある
　　→一度通路の奥まで移動して戻る経路にて対応
　　　※奥へ行く量が少ないと通路へ入れない

その他トラブル
・確認走行達成時の画面のキャプチャ忘れ

謝辞

実行委員の皆様には雨の中確認走行に対応して頂きありがとうございました
チームしらぬいと情報交換をさせて頂きました

つくばチャレンジ2025_1018メモ

2025/10/18(土)
晴→曇→晴（気象庁データ）

忘れ物：
・前日に充電したバッテリー（補助用）
安全チェック指摘事項：
・特になし
・ロボットが透明(および鏡面)素材だと他のロボットから検出できない可能性あり
懸念事項
・雨対策が不完全
・カウル固定がセロハンテープ

確認走行に2回挑戦して2回とも失敗しました。
１回目
・道幅制限が厳しすぎてスタック
2回目
・狭所で前方の車両を避けようとしてスタック

トラブル

機構トラブル
・撤収時にステアリングギア破損

回路トラブル
・LiPoの過放電防止回路が必要
・LiDARに低い位置から直射日光が当たると測定不能になる
　→カウル強化、各所反射防止？

ソフトトラブル
・道幅設定が狭いと蛇行する
　→ステアリング操作が追い付いていないので急旋回時に減速して対応
・画像処理モード時に道幅補正が機能していない
・GNSSの精度回復が遅すぎるとコースをはみ出す可能性がある
　→LiDARによる位置補正機能を追加予定
・撤収時にラジコン操作を受け付けなくなった
・前方を移動中の車両と接触した
　→減速・停止条件を見直し
・狭所で移動障害物により前方を塞がれると固定障害物でスタックする可能性あり
　→リトライ機能が欲しい
　　→後方の安全確認が必要？
　　→真横移動を利用？

ウェイポイント・機能選択
・２つのウェイポイントが重なっていた
　・ゼロ割が発生して挙動が不安定になる
・側壁検知設定を2.3[m]とすべきところが0.23となっていた（制御には未使用）

その他トラブル
・スタート時にコース選択ボタン押し忘れ
・走行中にバッテリー切れ
　→長距離移動前に残量チェック＋予備バッテリーを持ち歩く

謝辞

千葉大学大川研究室と情報交換をさせて頂きました
停止位置付近での鳴動音について好評を頂きました

つくばチャレンジ2025_1004メモ

2025/10/04(土)
晴→曇り→小雨→雨→小雨→曇り（気象庁データ）
2025/10/05(日)（気象庁データ）
晴→曇り

忘れ物：なし
安全チェック指摘事項：
・特になし
懸念事項
・雨対策が不完全
・まだ動作音が大きい（周囲への注意喚起としては役立つ）

トラブル

機構トラブル
・インホイールギアでネジゆるみ発生
　→使用するネジが短かったので正規の長さへ変更＋ネジ止め材塗布
・ホイール固定用ネジが脱落
　→6本中2本のみ固定していたので6本で固定に変更
・前輪ステアリングのギアかみ合わせズレ
　・前輪はチェーン駆動の方が安全？
　・モジュールを大きくする？
　→ギヤ固定のネジが緩んでいたのでネジ止め材塗布

回路トラブル
・LiPoの過放電防止回路が必要
・急ステアリング時に後輪ステアリングがロックしたままになることあり
　・パワー不足？
　・ステアリング角が不適切？
　　→曲率に基づく計算方法を適用

ソフトトラブル
・コースの途中でコース自動選択時を行うと方位角補正に問題あり
　・コース途中でもスタート地点の方位角に合わせてしまう？
・直線検出不良
　・ザラザラした地面だとエッジが多すぎて判定できない
　　・平滑化フィルタの調整である程度対応できるが場所によって特性が違う
・横断歩道などで順番待ちせず回避する
　・回避可能道幅を狭めると停止できないことあり
・市役所西側通路でLiDARが誤反応
　・反射光による影響の可能性あり
　　→ノイズデータ除去機能追加（単独で1点のみ反応する場合は除去）
　・太陽光カバー(紙製)の干渉が主原因
　　→カバーをポリカーボネートで作成
・停止点付近にて順番待ちや非常停止押下などすると接近音が鳴り続ける
・画像処理中にラズパイ5搭載のIMUを利用するが、IMU情報は常に欲しい
・追い越し後に追い越した車両の進行を妨害してしまう
　・見えていないのでLiDAR追加？
　・コース復帰を穏やかにする？

ウェイポイント・機能選択
・GNSSメインの場所でGNSS未使用設定になっていた
　→各種設定確認用の画面が欲しい
・市役所南西の坂道
　・障害物回避等で減速すると登れない
・市役所南側の芝生
　・コースから外れると跳ねる・転倒する
・市役所北東
　・屋根を出た直後は非常に精度の低いFloat解になる
　　→屋根を出てしばらくはGNSS未使用とする
・停止線１
　・オーバーランする（自己位置推定の問題か座標設定の問題か未確認）

その他トラブル
・デバッグ画面のキャプチャミス
　・キャプチャ忘れ
　・LiDAR、カメラが表示されていない状態でのキャプチャ
　・長時間録画による記録ミス？

謝辞

チームしらぬいと情報交換をさせて頂きました
日本工業大学石川研究室にCLASのノイズに関する話を聞かせて頂きました
昨年度の車両を覚えて頂いていた方が多数おられました
鳴動音に多数のツッコミを頂きました

つくばチャレンジ向けデータ

つくばチャレンジ向けに個人チームで集めたデータなどを公開していきたいと思います。
関連：つくばチャレンジ関連記事一覧

GPS向け地図

LeafletとOpenStreetMapを使ってウェイポイントの確認をしているのですが、
歩道の道幅情報が乏しいので、コースを歩いて歩道形状を取得してきました。

https://project12513.cloudfree.jp/tsukubachallenge/map/
図をクリックすると専用サイトに飛びます。

つづきはこちら

libcameraでチューニングファイルを指定(C++)

以前、ラズパイ上でのlibcameraの使い方を記事にしました。
とりあえず動くようになったのですが、魚眼のimx219など一部カメラでは色合いが
おかしくなります。

赤外線フィルターが入っていないカメラを屋外で使うと同じようにピンク色になってしまう
のですが、屋内で使っていてもおかしい場合はチューニングファイルを指定すると改善します。

参考：Zenn@horie-t様
Raspberry Pi 5にカメラを接続する

Arducamがチューニングファイルを公開しているのでこれをダウンロードして、
任意の場所に保管します。今回は
/usr/local/share/libcamera/ipa/rpi/pisp/
にその他チューニングファイルが保管されていたので一緒に入れました。
以下はダウンロードしたファイルをpi5_imx219_120d.jsonとした場合の説明です。

libcamera-helloやrpicam-helloであれば実行時にこのファイルを
libcamera-hello --tuning-file /usr/local/share/libcamera/ipa/rpi/pisp/pi5_imx219_120d.json
の様に指定すると色合いが改善します。

また、pythonでpicamera2を使用している場合は専用の関数が用意されている様です。
参考：Zenn@horie-t様
Picamera2で魚眼レンズカメラ（Arducam 8MP IMX219）のカメラレンズシェーディング補正をする

環境変数でチューニングファイルを指定

問題はここから

C言語などを使った自作プログラムの場合--tuning-fileのような指定ができません。
export LIBCAMERA_TUNING_FILE=ファイル
の様に環境変数を指定すれば良いとの情報も出てきたのですが、うまく適用できません。

つづきはこちら

つくばチャレンジ2025_0920メモ

つくばチャレンジ2025の実験走行で発生したトラブル等を記録していきます。

つくばチャレンジ2025では新規設計の4輪駆動4輪操舵(4WDS)の車両を使用します。

左：2024年度車両（部品取り後）、右：2025年度車両

知名度向上のため、昨年度の意匠を残したまま新規設計しました。
安全チェックをして頂いた審査員のほか、横断歩道で安全管理を担当して
頂いている方にも昨年の車両を覚えて頂いておりました。

2025/09/20(土)
天気：曇り→晴れ→小雨→雨→曇り
忘れ物：ハンガー、テント用フック
安全チェック指摘事項：
・特になし
懸念事項
・若干動作音が大きいかも
　→2025/9/25 インホイールギアへ給脂して静かになった
・移動速度が遅いかも（2.6km/h）
　→2025/9/25 ギヤ比とバッテリー交換で速度UPした（4.1km/h）
・雨対策が不完全

つづきはこちら

屋外向け2D-LiDAR選手権

つくばチャレンジの屋外走行で障害物回避を行うにあたり2D-LiDARを使ってみました。
LiDARは赤外線レーザーを使用した測定技術のため強い赤外線を含む太陽光が当たる場所
では取扱いが難したかったのですが、最近は太陽光環境下で使えるものが最近では数万円で
入手できます。
※2025/7/18　動画および実験結果を追加

購入先
Roboshop
Amazon youyeetoo
AmazonではyouyeetooブランドでSLAMTEC等とそっくりな物があります。
実際に注文してみるとSLAMTEC製品が届くので、通販サイトのyouyeetooが
Amazonで販売しているだけっぽいです。

選定条件は
・屋外で使える環境光への耐性あり
・障害物検出目的のため測定距離は10mあれば十分
・安全のため回転部品が露出していない
・なるべく安い
としています。

今回は
・SLAMTEC RPLIDAR C1
・SLAMTEC RPLIDAR S2L(S2M1-L18)
・YDLIDAR T-mini plus
・LDRobot STL-27L(D800)
の4機種を購入したので比較します。

左から順にC1、S2L、T-mini、STL-27　φ40ピンポン玉はサイズ比較用

※屋外での自己位置推定目的の場合は測定距離30m以上が必要となります。
　この場合は長距離の2Dタイプを選ぶより3DタイプのLivox Mid-360等が良さそうです。

つづきはこちら

ラズパイ５でCSIカメラを2台同時に使用する(C++)

前回はlibcameraを使ってC++からCSI接続のカメラを読み出せるようにしました。
今回は2つのカメラを同時に使用できるようにプログラムを修正します。

おさらい

前回はedward-ardu様のサンプルを利用させていただきました。
https://github.com/edward-ardu/libcamera-cpp-demo/
このサンプルはラズパイ５発売前に作成されたものなので、カメラIDは0に固定
されています。そこでIDを指定する仕様に変更しました。これでラズパイ５に
接続した2つのカメラのうちどちらか片方を指定して利用できるようになりました。

つづきはこちら