アルゴリズム改良で分かった“組み込みならでは”

はじめに

　前回は、キャッツ株式会社の新卒社員4人組が研修期間の一環として参戦した2005年のETロボコン注1の予選会（競技会・ワークショップ）までを、UMLモデリングを中心に紹介しました。今回は、実装部分（実際の走行）を中心にチャンピオンシップ大会（本戦）までのドキュメントを紹介します。ハッスルCATSでの実装のポイントは、C言語などのコーディングではなく、ZIPC注2を使用した状態遷移表により実装を行ったところです。

注1：ETロボコン
自律型ライントレース・ロボット「LEGO Mindstorm」を使って、組み込みソフトウェア開発の「分析、ソフトウェア設計モデリング」と「走行性能（タイムトライアル）」を競うコンテスト。詳細は下記を参照。

・ETソフトウェアデザインロボットコンテスト　チャンピオンシップ大会
・激走！ ETロボコン チャンピオンシップ大会（＠IT記事）
・さあ君もETロボコン2006に参加しよう（＠IT記事）

注2：ZIPC
キャッツ株式会社が開発・販売を行う組み込みシステム向け純国産CASEツール。STM（State Transition Matrix：状態遷移表）をベースとし、基本設計からシミュレーション、実装、実機試験までを統合して開発できる。詳細は下記を参照。

・「品質100％保証」を実現するCASEツールへ（＠IT記事）

予選会の反省で見えてきたこと

ほかのチームのUMLモデルや実機走行の印象

　2005年7月2日に内田洋行・潮見オフィスで開催された予選会には53チームが参加しました。参加チームはそれぞれ個性的な分析を行い、予選会に挑んでいました。中で注目されたのは、特殊コースや独特なショートカット（コースレイアウトについては後述の図3を参照）に挑んだチームでした。オフロードコースをバック走行で攻略をしようとしたチームや、自ら新たな近道を開拓しようとしたチームがいました。

	写真1　予選会のレース結果 優勝した加賀百万石の35秒42に対し、第9位のハッスルCATSは1分2秒63だった

　ところが、予選会当日は直射日光の影響によりコース上のテープが乱反射し、光センサによる値の取得が困難でした。そのため、予選会の本番では独特な走行を披露できなかったチームも数多くいました。そんな環境の中、予選会を制したのはシンプルな分析を行ったチーム「加賀百万石」でした。私たちの記録したタイムと優勝チームとのタイム差は約30秒、およそ2倍のタイムという苦しい結果でした。

チャンピオンシップ大会に向けて、修正すべき点はどこか

　チャンピオンシップ大会に向けて修正を行うに当たり、敗因分析を行いました。予選会での走行映像や設計書を繰り返し見て、どうすれば速く走れるかを分析していきました（図1、図2）。

図1　予選会での敗因分析（1）問題項目の洗い出し （画像をクリックすると拡大します）

図2　予選会での敗因分析（2）問題点の集約と改善案への落とし込み （画像をクリックすると拡大します）

　まず、着目したのがリカバリーの回数でした。予選会の走行では、リカバリー処理に頼り切った走行だったため、コースアウトして復帰する分の時間がタイムロスとなっていました。そのため、チャンピオンシップ大会ではコースアウトをしない走行を目指すことにしました。

　また、本戦では予選会のルールに加えてボーナスタイムが適用されました。ボーナスタイムとは、難易度の高い特殊コースを通過できたり、特別な条件を満たすと与えられるもので、ボーナスタイムを獲得すると走行タイムからボーナスタイム分の時間が減算されるルールです（図3）。

図3　コースレイアウト 図上部にある一方通行の標識がスタート位置で、OUTコース（青線）とINコース（赤線）の2回走行する。ボーナスポイント獲得の対象は、OUTコースではコースの黒線が漆黒の破線に変わる近道、INコースはオフロード（コース上に障害物）のある近道。ボーナスポイントはこのほか、ゴール地点から50cm以内での停止、コース中のゲート通過がある。また難所として、図の右上の漆黒線3から始まる坂道がある。

　予選会では全体的に走行戦略の分析が不足していたこともあり、チャンピオンシップ大会では黒の実線走行から特殊走行まで、すべてのコースに対して走行戦略を練り直すことにしました。ボーナスタイムの獲得は優勝への大きな鍵になるため、本戦に向けてのコンセプトは「すべてのコース条件にトライする」に決めました。