シミュレーターで試してから実機へ ―
FWロボットのカメラあり・なし

サッカーの FW ロボット（攻めるロボット）のプログラムを、ブラウザのシミュレーターで試します。シミュレーターで作ったプログラムは、そのまま実機で使います。記事の後半で、UnitV カメラあり・なしを同じ10か所から蹴り比べられます。

FWロボット実験室へ

実機で1回試す手間 ― 書き込み・設置・走行・回収

実機で1回試すには、書き込む、コースに置く、走らせる、拾って直す、の4つの手間がかかります。シミュレーターは、書いてすぐ走らせられます。

シミュレーターで作ったプログラムを、実機で使う

シミュレーターで試して直したプログラムは、そのまま実機に書き込みます。実機用に書き直しません。

シミュレーターは、ボール・白線・向き・ゴールの値を、実機のセンサーと同じ形でプログラムに渡します。だから同じプログラムが、どちらでも同じように動きます。

カメラなしのプログラム ― ボールの後ろへ回り込む

int moveAngle = 0;
int moveSpeed = 0;

// 1. ボールの後ろへ回り込む
if (ballvalue != 99) {
  int ball = ballvalue * 30;             // ボールの方向（0〜330°）
  if (ball > 180) ball = ball - 360;     // −150〜180° に直す。右が＋
  int around = constrain(ball, -60, 60); // 横や後ろのボールは、外側へ最大60°回る
  moveAngle = ball + around;
  moveSpeed = 90;
}

// 2. 白線を踏んだら、内側へ逃げる
if (lineDetected) {
  moveAngle = lineAngle;
  moveSpeed = 100;
}

ボールを正面に置いてから押すために、ボールより外側へ回ります。進む方向は「ボールの方向 ＋ 回り込む角度」で、回り込む角度は最大 60°です。

このプログラムは、ロボットの向きを変えません。向きは heading 0、つまり相手ゴールの方向のままです。ボールはいつもまっすぐ前へ押されます。ゴールの正面から外れた位置では、ボールはゴールの横へ外れます。

カメラを足す ― UnitV でゴールの空いている側を向く

カメラなしのプログラムの最後に、次の11行を足します。上の部分は1文字も変えません。

// 3. カメラ：ゴールの空いている側へ、少しずつ向く
static float aim = 0;                         // 向きたい方向（heading の目盛り）
static unsigned long tPrev = 0;
float dt = min((millis() - tPrev) / 1000.0, 0.1);  // 前のループからの秒数
tPrev = millis();
if (goalSeen) {
  float want = constrain(heading + goalBearing, -45, 45);
  float step = 36 * dt;                       // 1秒に36°まで
  aim = aim + constrain(want - aim, -step, step);
}
KPMOTOR = KP * (aim - heading) * 100;

回り込みの部分はそのままです。体がゴールの空いている側を向いていれば、ボールの後ろへ回り込んだ時点で、ボールと空いている側が一直線に並びます。

実機では、UnitV から goalSeen と goalBearing を受け取る部分を、別に用意します。

FWロボット実験室 ― 同じ10か所から蹴り比べる

下の実験室は、上の2つのプログラムをそのまま動かしています。「10本勝負」は、決まった10か所からボールを蹴ります。位置はカメラあり・なしで同じです。

実験室（シミュレーター）で、位置のセット 1〜20 を試した平均です。

同じ結果を、ボールの位置で分けます。

カメラが効くのは、横からのシュートです。正面に近い位置では、どちらもよく入ります。

シミュレーターにないもの ― 最後は実機で合わせる

シミュレーターは、現実を簡単にした模型です。フィールドの寸法・センサーの数と並び・ゴールの判定はルールどおりですが、次のものは再現しきれていません。

この実験室は、ゴールが見やすいように、ボールを実物より軽く転がし、ジャイロのずれをなくしています。相手キーパーも、左右に動きながらボールを追うだけの簡単な動きです。

たとえば、白線を越えて外壁に当たるかどうか。教室で使っている、条件を細かく変えられるシミュレーターでは、白線に掛かる瞬間の速さが 0.7〜0.8 m/s をこえると外壁に当たりました。実機の境目は、走らせて止まる距離を測って決めます。シミュレーターで方針とおおよその値を決め、実機で合わせます。