趣味向け電子機器ベンダーSparkFunがコロラド州ボルダー本社で開催する自動運転車コンペティションの課題は、一見シンプルだ。同社の駐車場を自律走行するロボットを作るというものだ。AVCのコースには小さな障害物が点在しているものの、実際にはたった1周、つまり900フィート（約270メートル）にも満たない距離を走るだけだ。しかし、参加者の大半にとって、それはモルドールへの道筋のように感じられる。
今年の競技が佳境を迎えていた先週末を振り返る。「最初のコーナーを曲がれたらいいのに」という声がピットテントの下の空気に響き渡る。長いテーブルには、骨組みのようなRCカー、散らかった電線、回路基板や予備部品の箱が散乱し、まるで狂気のロボット研究者の研究室の残骸のようだ。その周りには、学生、エンジニア、そしてあらゆる年齢層の愛好家たちが集まり、土壇場で必死の調整に追われている。彼らは、ロボットが自力でコースを走破できるスピードと賢さを身につけることを願っている。
「7年で、本当に本当に進歩しました」と、大学の寮の一室でSparkFunを設立し、従業員の間で自律走行車の開発に最適な戦略について友好的な議論を交わしていたネイサン・サイドル氏は語る。「最初の数年間は、ロボットが最初のコーナーを曲がった瞬間は本当に感動的でした」と彼は言う。
今年、AVCに出場する71チームのうち半数が最初のコーナーをクリアする。しかし、樽を避け、ランプを飛び越え、さらには「ディスコンボビュレーター」と呼ばれる8フィート（約2.4メートル）の合板製プラットフォームに絡みながら、コースを完走できるのはほんの一握りのロボットだけだ。このプラットフォームは毎分50回転で回転し、誰もが羨む近道を守っている。
電子センサーの進歩、ArduinoやRaspberry Piなどの低価格コンピューターの普及、Googleの自動運転車などの注目度の高いプロジェクトにもかかわらず、壁にぶつからないロボットを作るのは、アマチュアにとってもプロにとっても依然としてかなり難しい。
クリーブランド出身で最近高校を卒業したばかりの18歳のネイサン・ピーターマンは、今月初めにDARPAロボティクス・チャレンジに参加し、その証拠を目の当たりにした。このチャレンジには、企業や大学のチームが膨大なリソースと専門知識を駆使して開発したヒューマノイドロボットが参加していた。「あのロボットは、ここにいるロボットと同じくらい信頼性が低かったんです」と彼は言う。「10秒ごとに倒れていたんです」
ピーターマン氏自身のロボットは、全長30センチほどの金属製の履帯を備えた戦車で、SparkFunが販売しているキットをベースにしている。Arduino Unoで操縦され、超音波距離計2台からの信号を読み取り、音波を使って壁や障害物を検知する。ピーターマン氏によると、ホテルの部屋では問題なく動作したが、実際のコースに敷かれた干し草の俵は超音波の周波数を吸収するようだ。ロボットは干し草の俵の存在に気づかず、そのままぶつかってしまうのだ。
他の多くのチームは「物体回避」のために同様のセンサーを使用していますが、ナビゲーションにはGPSと組み合わせています。ピーターマン氏はそうしないことに決めました。その理由の一つは、そうすることでボーナスポイントが得られるからです。「今振り返ってみると、そうしておけばよかったかもしれません」と彼は言います。
まあ、そうでもないかもしれない。GPS対応のロボットの多くは、スタートラインを離れる頃には混乱に陥っていた。あるヒートでは、昆虫のような「ヘキサポッド」が2体、まるで観客を脅かそうとするかのように、スタート直後に左へ這い進み、フェンスに激突した。実際、あるチームが私に話してくれたところによると、おそらくGoogleマップから取得した事前設定されたウェイポイントと、GPS衛星から報告されたロボットのリアルタイム座標との間に食い違いがあったのだろうとのことだった。
「結局のところ、GPSはあまり正確ではないんです」と、ノースロップ・グラマンのソフトウェアエンジニア、テッド・マイヤーズ氏は語る。彼は9歳の息子ロリー君と共にこの競技に参加した。彼らの四輪ロボットはどちらもGPSを全く使っていない。「ここで使われているGPSユニットの精度は2～3メートルくらいで、それでは不十分です」とマイヤーズ氏は言う。3メートルはコース全体の幅とほぼ同じなので、ロボットは簡単にコースアウトしてしまう可能性があるのだ。
「シンプルな方が優れていることに気づきました」とマイヤーズ氏は説明する。「最初の設計では、ソナーや赤外線測距儀など、多くのセンサーを採用しようとしていました。最終的に、センサーを2つに絞り込みました。これで、不具合が発生する可能性のあるのは2つだけです。」
マイヤーズ氏のアプローチは、ロボットに辿らせたい経路を正確に計画することだ。必要なのは、ロボットがどの方向を向いているかを知るためのジャイロスコープかコンパス、そして前回の旋回から車輪が何回回転したかを測るオドメーターだけだ。
こうした「推測航法」は、少なくともルートが事前に分かっている場合には、第一コーナー問題を解決する非常に確実な方法であることが判明した。マイヤーズ夫妻のロボットはほぼすべてのヒートで完走し、部門2位と3位を獲得した。一方、ロッキード・マーティン社のエンジニア、リッチ・バーンサイド氏が開発した別のロボット「ロードランナー」も同じ戦略を用いて3年連続で優勝を果たした。
しかし、AVCでは勝利だけが目的ではありません。SparkFunのあらゆる活動と同様に、このイベントの使命は教育です。大人の参加者も多数いますが、大半は大学生、高校のロボット工学クラブのメンバー、あるいはエンジニアの両親からロボット工学を学んでいる小さな子供たちです。
「こんなにたくさんの子供たちがロボットに刺激を受け、ワクワクしているのを見るのは本当に素晴らしいことです」とサイドルは言います。「そして、彼らが数学、科学、工学といった楽しいSTEAM分野に進むきっかけになれば嬉しいです。」
その中の一人、11歳のマリー・ロエルちゃんが新人賞を受賞しました。彼女と父親のトーマスさんは、コンテストの約6ヶ月前からロボット「キラーキティ」の製作を始めました。マリーさんはロボットの設計、組み立て、テストを担当し、父親はマリーさんの指示のもとプログラミングを担当しました。
昨年、トーマスはマリーの兄レオンと共同作業を行いました。今回はレオンがロボット製作のほとんどの作業を一人でこなしました。「子供たちにエンジニアリングの原理を教えています」とトーマスは言います。「物事はうまくいかないものです。もしうまくいかなかったら、どうやって直すのでしょうか？」
秋には、マリーはデンバー科学技術学校のバイアーズキャンパスでレオンと合流する予定だ。同校では中学校のカリキュラムの一環としてロボットクラブとプログラミングの授業を行っている。
「テクノロジーを使って、命を吹き込むものを作れるのが気に入っています」とマリーは言います。「本当に楽しいと思います。」
