自作ロボットで頂点を目指せ! 東京工科大学のロボット開発プロジェクト

Sponsored by 東京工科大学

2024/07/29

毎年6月に開催される「NHK学生ロボコン」に挑み、高度な技術と知識、ものづくりに欠かせないコミュニケーション能力、そしてプロジェクトを完遂する力を養う――。東京工科大学の「プロジェクトR」は、そうしたコンセプトで活動する学生主体のプロジェクトだ。このプロジェクトの指導教員で、自らも学生時代に「NHK学生ロボコン」の優勝経験がある工学部機械工学科・上野祐樹講師と、今年度の大会に挑戦した学生たちに話を聞いた(写真は、「NHK学生ロボコン2024」でベスト8に進出、アイデア賞を受賞した東京工科大学「プロジェクトR」のメンバー。提供:東京工科大学)。

◆授業の一環としてスタート、全学部対象の戦略的教育プログラムに

プロジェクトRは、NHK学生ロボコンと、その優勝チームが出場するABUロボコン(アジア・太平洋ロボットコンテスト)を目指して活動する学生プロジェクトだ。もともとはコンピュータサイエンス学部の3年次の講義「プロジェクト実習テーマR」としてスタート、2017年からは工学部を中心とした戦略的教育プログラムの一つとなった。

担当教員は、2015年からプロジェクトRを率いる上野祐樹講師。今年度のNHK学生ロボコンでも圧倒的な強さで優勝し、史上初の3連覇を達成した豊橋技術科学大学のOBで、自らも優勝経験をもっている。

「このプログラムでは、ロボット開発に必要な理論や技術を修得することに加え、学年や学科が異なるメンバーが協力し合ってプロジェクトを遂行することで、学生同士で教え合い、より高いレベルの技術を次世代へつないでいくことを目指しています」

上野祐樹(うえの・ゆうき)/工学部機械工学科 大学院サステイナブル工学専攻 講師。博士(工学)。専門は制御工学、ロボティクス。2003年宮崎工業高等学校2年のとき、第11回全国高等学校ロボット競技大会(いもほりロボット大会2003)で全国優勝。豊橋技術科学大学では、「NHK学生ロボコン」で2006年ベスト4、2007年ベスト8、2008年優勝、「ABUロボコン」ベスト4。2015年、東京工科大学工学部機械工学科に着任。2022年より現職(写真提供:東京工科大学)

プロジェクトRのメンバーは工学部機械工学科の学生が多数を占めるが、基本的には学部、学科、学年を問わず募集している。八王子キャンパスには、NHK学生ロボコンと同サイズの競技フィールドを設営でき、ロボット製作、ミーティング、歴代ロボットの保管などができる広い部屋が常設されるなど、プロジェクトRに懸ける大学の意気込みが伝わってくる。

◆8大会連続出場。「NHK学生ロボコン」の常連校に成長

NHK学生ロボコンには2016年に初出場、2024年まで連続出場を果たしている(2020年はコロナ禍により大会中止)。毎年8月末に翌年の競技テーマが発表されると、2年生、3年生を中心にロボットの開発をスタート。機械部門、制御部門、回路部門に分かれ、プロジェクトリーダーを中心に、アイデア出しから設計、実際の制作までをすべて自分たちで行う。加入したばかりの1年生は、春から夏の間に機械加工や3D-CAD、制御、回路の基礎などを学んだ後、秋からは新人大会に向けて活動、経験を積み重ねていく。また一部の意欲的なメンバーは1年の秋からNHK学生ロボコンのプロジェクトに参加し、先輩たちとともにロボット開発に取り組む。

「育成は大学院生が中心に行っており、新入生が入学する半年ほど前から、その年の育成成果を確認し、次年度の育成方針や方法について検討します。4月に入学した新入生が参加してきたら、約1年間かけて自分たちでロボット開発ができるように育成していきます」(上野講師)

先輩たちが作り上げた歴戦のロボットたち

上野講師は、過去のNHK学生ロボコンでとくに印象深かった大会として、2017年と2023年の大会を挙げる。2017年大会は2年生中心のチームで出場。他チームが「いかに早く課題を達成するか」を考えるなか、プロジェクトRは「試合中に相手の得点を減らすこと」に集中し、最後に逆転を狙う戦略を採用した。この戦略をとったチームは他になく、ABUロボコンではこれを参考に戦略を変更したチームもあったという。

2023年大会は、プロジェクトRとして初めて「現実的な目標として優勝を目指した大会」だった。2021年はベスト8、2022年はベスト4という目標を掲げ、ともにベスト4という好成績を残せたことから、「単なる夢物語ではなく、現実的な目標として優勝を掲げた」という。

「何をすれば優勝できるか考え、それを十分に達成できると考えて挑みました。結果は予選敗退でしたが、優勝するためには何が足りないかが明確になった。この大会で得たものはとても大きかったと思っています」

◆互いに競争しながら技術力を高め、協調できるチームを目指す

今年度のNHK学生ロボコンのテーマは「Harvest Day」。優勝チームが出場するABUロボコンがベトナムで開催されることもあり、棚田からインスピレーションを得た課題が出された。手動のロボット(R1)と自動走行のロボット(R2)が、定められた3つのエリアでそれぞれ「苗を植える」「籾をピックアップする」「籾を運ぶ」という作業をし、制限時間内での得点を競った。

プロジェクトRは、予選リーグで九州大学、金沢工業大学を相手に2連勝し、決勝トーナメントに進出。準々決勝では東京農工大学に惜敗したが、籾に見立てたボールをR1がR2にワンバウンドパスし、サイロに入れるというアイデアが評価され、アイデア賞を受賞した。

写真左上:籾に見立てたボールを“サイロ”に入れるR2 左下:12本の苗をプランティングゾーンに植えていくR1 右上:大声援を送るチームメイト 右中:全国大会に出場した18チーム 右下:競技と競技の合間にロボットを調整するピットクルー

上野講師は今大会をこう振り返る。
「優勝した豊橋技術科学大学、準優勝の東京大学との技術力の差の大きさを実感した大会でした。本学のチームは、大会前の調整や練習の段階からロボットの動作が安定しておらず、それが大会でも出ていました。運よくベスト8に進出できましたが、良くも悪くも練習通りの結果が出た、という印象です。来年以降、豊橋や東大に勝とうと思ったら、技術力だけで勝負しても難しいでしょう。別の何かで差を埋める必要があります。それが何かを常に考えて行動し、また来年の大会で答え合わせをしてもらいたいと思います」

プロジェクトRの活動を進めるなかで、上野講師が学生たちに伝えているのは「競争的に協調できるチームであってほしい」ということ。「最近の学生を見ていると、他人と競うことをせず、みんなで仲良くという考えの人が多いように感じる」のが理由だ。大人数でより良いものを作ろうとするなら、ロボット開発における能力の違いによって仕事を割り振ることが必要になる。そうなると、自分のやりたいことができない学生も出てくる。

「でも、それは社会に出ても同じで、自分の立ち位置を理解して、自分にできることをする、あるいはやりたいことをやるために自身の能力を高める努力をしなければなりません。このプロジェクトを通して、人と競争しながら技術力を高め、それでいて互いに協調しながらものづくりを進める経験をしてもらいたいと考えています」

◆「NHK学生ロボコン2024」の出場メンバーに聞きました。

写真左:工学部機械工学科3年 杉本雄星さん/R2の上半身の機構とカメラのプログラムを担当、大会本番ではR2の操縦者を務めました。完全自動機ということもあり、上半身の機構の動作順序やタイミングの調整、カメラでボールを選択する際の誤作動防止などに苦労しました。戦略とスピードは上位の大学にも負けていなかったと思いますが,安定性に課題が残り、満足のいく結果を出せなかったことが悔しいです。プロジェクトRは試行錯誤の連続で,問題が起きた際の解決方法やアイデアを形にすること、チームとしての活動を学ぶことができました.将来の夢は、BMI(ブレイン・マシン・インターフェース)に関する研究開発を行うことです。

写真中:工学部機械工学科4年 伊藤真大さん/R2の移動やカメラの制御を担当、チームリーダーも務めさせていただきました。4年間、プロジェクトに参加したことで、技術力とリーダーシップが身につけられたと思います。チーム運営では30人以上いるメンバーを率いる立場で、時にメンバー同士の意見のぶつかり合いも経験しました。でも、「より良いロボットを作りたい」という気持ちはみんな同じなので、互いに言いたいことは言いつつ、相手の意見も尊重できるよう、対話を重ねて乗り越えてきました。卒業後は大学院に進学し、これからは1年生を育成するかたちでプロジェクトに携わっていく予定です。

写真右:工学部機械工学科3年 畠山和才さん/入学前からテレビでNHK学生ロボコンを見ていて、ロボコンに参加したくて東京工科大学を志望しました。今大会の担当はR1の制御と操縦です。練習や調整に多くの時間を費やしましたが、本番では思うようにロボットを動かせず、悔しさが残りました。ただ、大学に入るまではパソコンを触ったこともなかったのに、プログラミングができるまで技術力をつけられたことは素直にうれしいです。自分たちでアイデアを出し、設計したものが意図した通りに動く。それがロボット作りの魅力だと思っています。

写真左:工学部機械工学科4年 安留颯汰さん/R2の機械主任として、設計から加工、組み立てなどを担当しました。優勝できなかったのは悔しいですが、少し安心したところもあります。実は、大会前日のテストランでR2が事故を起こし、ほとんど練習できないまま本番を迎えたんです。そのため予選では思うように動きませんでしたが、準々決勝では調整がうまくいき、よく動いてくれました。プロジェクトRの活動で得たのは、「多くの経験」です。ロボット作りには正解がありません。どう対処するか、妥協するのか、別案を考えるのか、自分たちで解答を見つけていくしかない。そんな貴重な経験がたくさんできたと思っています。

写真中:工学部機械工学科3年 岩澤響平さん/幼いころから家電製品や、小さな装置をいじることが好きで、プロジェクトRには「熱中して取り組めそう」と思い、参加しました。今大会では、R1の設計や組み立て、制御のサポートなどのほか、機械部門長としてスケジュール管理や機械班のタスク管理を担当しました。本番ではR1が思うように動かず、悔しい思いが強いです。難しいことをしようとし過ぎて、制御の調整に時間がとれないこともありました。優勝した豊橋技術科学大学に勝つためには、もっと自分たちの力に見合ったシンプルな機構を作り、練習時間を十分とることが必要だと感じました。

写真右:工学部機械工学科2年 新井栄華さん/ロボット作りに興味を持ったのは、自分が飼っている鳥のロボットを作りたい、と思ったのがきっかけです。今大会ではR1の足回りの制御を担当しました。何度もエラーを繰り返して苦しんだときは、先輩にアドバイスをもらったり、海外の情報を調べたりして工夫しました。プロジェクトRに参加して良かったのは、人とコミュニケーションできるようになったことです。高校時代までは人と話すことがあまり好きではなかったのですが、ロボット作りは人と協力しないとできません。人とのつながりを大切にし、将来は人の役に立つものを作れる仕事ができたらうれしいです。

 

<詳しくはこちらへ>
東京工科大学 プロジェクトR
https://www.teu.ac.jp/gakubu/eng/robocon/project.html

東京工科大学 ロボコン挑戦プロジェクト
https://sites.google.com/edu.teu.ac.jp/projectr/home

取材・文/出村真理子 撮影/今村拓馬 制作/朝日新聞出版メディアプロデュース部ブランドスタジオ

1pxの透明画像

記事のご感想

性別必須

この記事を読んだ感想を教えてください。 ※200文字以内

大学受験、進路選択に関して知りたい情報があれば教えてください。 ※200文字以内

※個人情報を含む内容は記入しないでください。
※回答内容は、個人を特定できない統計的数値として広告主に提供いたします。また興味関心にあわせた情報の提供や利用者に適した広告配信等のために利用することがあります。
※利用者情報の外部送信

記事を気に入った方は
「いいね!」をお願いします

今後の記事の品質アップのため、人気のテーマを集計しています。

関連記事

注目コンテンツ

NEWS