高校生でもETロボコン！ モデリングに挑戦（後編）

オージス総研の方々にはこの時点で伝えられていませんでしたが、2011年度の大会終了時（2012年の活動開始時）の私たちの状況は以下のようなものでした（表2, 3）。

表2：当時の使用ツール、および、UML・プログラミングの理解状況

言語	C言語
テキストエディタ	TeraPad
モデリングツール	使用せず（紙と鉛筆）
モデル図作成	パワーポイント
利用したUML図	ユースケース図、クラス図、シーケンス図、ステートマシン図のみ
UMLの学習	ETロボコン主催の技術教育。書籍が数冊。ETロボコンで公開された優秀モデル。
プログラミング力	他チームのプログラムを見たことがないので、我流で作成していた。構文はif, for, switch, while文を使用し、ポインタは使用してなかった。2011年度のチャンピオンシップ大会直前に構造体とポインタを初めて使用した。

表3：当時のモデリングに関する理解状況

クラスの概念	それぞれのクラスでファイル分割すればよいという認識。
トレーサーアビリティ	毎回モデルで指摘されたが、なんのことだかまったく理解していなかった。なので、モデル図間の関連はなかった。
インスタンス	言葉自体知らなかった。この概念はまったくなく、利用もしていない。
多重度	よく分からないので基本的に１と書けばよい。モーターは2個あるから2、という程度の理解であった。
可視性	属性は−（マイナス）、操作は＋（プラス）という決まり。カプセル化という概念を理解しておらず、「−（マイナス）は自分のクラスだけで利用する」という意味が分からなかった。

C++の勉強を開始した時期です。C言語にはクラスの概念が無かったので、C++を勉強し始めたときはクラスの概念をつかむのにも一苦労でした。

昨年(2011)の構造をC++で再実装してみようとしたのですが、途中で挫折してしまい、自分たちで分かる範囲で作った構造でC++で走らせることを目標にプログラム作りをすることにしました。

併せて、この月の支援で学習したクラス図・シーケンス図のマッピングの仕方をもとにオージス総研から頂いた演習問題もやりました。わからないこと（前方宣言と#includeの違いなど）も沢山あって大変でしたが、オージス総研の皆様とやり取りするために用意したメーリングリストで質問したり、書籍『やさしいC++』(著:高橋麻奈)を使って勉強しながら演習問題をクリアしていきました。

昨年(2011)の優秀モデルの評価を自分たちで行いました。何が良いのか何が悪いのかがよく分かっていない時期でしたが、支援を通じてその頃の私たちでも良い点と悪い点を見つけることができました。

先月に続いて４月もクラス図からプログラムへ落とす勉強をやっていました。コーディング規約など、C++の概念やお作法の理解を深めることができた月でした。

そして、3月から作っていた自分たちで分かる範囲で作った構造をC++で実装し、走らせることができました。機能としてはライントレース、直進、旋回など乏しいものでしたが初めての言語で動かすことができ、感慨深いものがありました。部員と先生みんなで歓喜してた記憶があります。

C++でロボットを動かせるようになった後、4月の支援で学習したモデルの評価項目をもとに昨年の私たちのチームのモデルを自分たちで見直すことをし始めました。先輩たちがメインで書いたモデルでしたが、案外見なおすべき点が多いものでした。

モデリングエクササイズの書籍を使って静的な視点でモデリングできるように練習をしました。オージス総研の皆様から習う際は、そこまで大変ではなくむしろ楽しいもので、物の見方が変わるようなものでした。しかし、実際に自分たちだけで考えて作ってみると、それは静的とは言えない何かができてしまい、何度もつまづいていました。特に、モデリングの対象の本質を見極める過程（一番大切）で何度もつまづいていました。

6月に入る前に astah* professional を導入しました。去年まで手書きとパワーポイントだけでUMLを書いていたので、作業効率が悪く、整合性も取りにくかった環境が、astah*の導入によって爆発的に向上しました。

今回は本格的なオブジェクト指向を学びました。プログラムは考えずにモデリングすることだけを意識するようにしていました。オブジェクト指向はプログラムの設計だけに使うものだと思っていたのですが、普段の生活（テレビやレストランなど）もオブジェクト指向でモデルにして表現することが出来て、衝撃的でした。

試走会が近づき、走行プログラムも作り始めないといけない時期になりました。しかし、新しく取り入れたC++でのプログラムは構造の設計に着手したばっかりだったので走行する状態ではありませんでした。

そこで使い慣れていたC言語でも走行プログラムの開発を行いました。予定ではベーシックコースのライントレースを倒立２輪走行で走破しようと考えていたのですが、機体の状態が悪く試走会当日まで倒立走行が不安定でした（グラグラふらついてた）。仕方なしに、試走会中に尻尾走行にチャレンジしたところ、あっさり走行させることができました。しっぽ走行は難しいと思い込んでいたので挑戦すらしていなかったのですが、やればできるということを実感しました。

後々に発覚したのですが、倒立走行ができなかった原因は車輪モーターの不具合でした。長年使っていたので劣化していたようです。機体の整備や点検は日々行った方がよいです。

本格的なモデルの作り方を勉強しました。今まで習ってきたものより圧倒的に難しかったことをよく覚えています。特に踏切制御システムにどのようなオブジェクトがあるかを考えるところで試行錯誤していました。

夏休みに入る前に要求分析が終わって、そろそろ本格的な開発に入ろうとした時期でした。構造も少しづつ形になってきた頃でしたが、まだ実装するには程遠かったです。この頃、本当に苦労したのはクラス間の関連名でした。今まで自分たちが処理のみを意識した設計しか行ってきたからかもしれませんが、静的視点で構造を作ることは簡単そうに見えて案外難しかったです。

走行プログラムのほうは、C言語ですが、ベーシックを安定して走行できるようになってきていました。なんとか順調に進んでいました。

これまでオージス総研の皆様から基礎知識（？）を勉強していましたが、この月からは自分たちの成果物を発表し、それに対して議論を行うという形式で進めていくことになりました。

夏休みが始まったと同時に、本格的に開発が進んでいきました。クラス図もまだまだ精査が必要でしたが、少しづつ形になっていきました。

さらに手嶋さんが主催するETロボコンの東京連合に参加して、ドリフトターンの戦略についてディスカッションを行ったり、すねいるの吉田さんからBluetoothについて様々な技術（高校生にとって難解でした）を教えてもらったりして、視野が広がりました。

8月下旬に、とうとう設計が終わりました。しかし、北関東大会は10月7日・・・。はたして実装は間に合うのでしょうか。科学の妖精の運命やいかに。

ついに夏休みが終わってしまい、学校が始まって活動時間がいつもの半分以下になってしまいました。しかもこれからやることはastah*で作ったクラス図やシーケンス図をモデルシートに書いて提出することと、構造を実装して動かすことです。オージス総研の方からレイアウトについてのアドバイスをして頂けたので、モデルシート完成までの方向性は立っていました。実装はかなり時間がかかることで、正直間に合うか不安でした。

オブジェクト指向の考え方を組み込んだ構造でプログラムを動かすのはやったことがなく、わからないことだらけで、果たして間に合うのかどうかという不安でいっぱいでしたが、だいたい一週間ぐらいでクラス図からプログラムへ落とす作業は完了し、コンパイルもエラーなしで通るような状態までできました。

C++で実装する前にC言語でベーシック走行（IN・OUT）とドリフトターンのペットボトルを避けるプログラムは作ってあったのですが、ドリフトターンのペットボトルの位置によって進行方向を決めるプログラムとその他の難所のプログラムができていないのが問題として残っていました。

支援翌日、無事にモデルを提出しました。

モデル提出後は、大会直前まで難所攻略のプログラムを作れるだけ作りました。北関東大会当日までのプログラムの状態は、

• リモートスタート（完成）
• INコース：ルックアップゲート（完成）、ドリフトターン（決め撃ち）、ガレージイン（未完成）
• OUTコース：階段(成功率やや低めですが一応完成)、シーソー（未完成）、ガレージイン（未完成)

今このように振り返ると、未完成のものが多かったですね…(汗)

北関東大会当日は、非常に緊張していました。試走会の時と光量が違うということが予めわかっていたので、ちゃんとライントレースができるかどうかが非常に不安でした。本番前の試走の調整で全てが左右されるということを考えたら、手が震えるほどのものでした。

1回試走させたときは、ベーシックの第3カーブあたりで、脱線してしまいドキッとしましたが、PID制御のPゲイン値を変更したら上手くライントレースできてホッとしました。しかし、試走の段階ではうまくいっていた階段も本番では失敗してしまいました。やはり、何が起きるかがわかりません。ただ走るだけではなく、どんな時でもどんな環境でも動くソフトウェアを作らないといけないなと実感しました。

競技結果は前編にも掲載しましたが、競技部門：1位、モデル部門：エクセレントモデルで総合優勝という結果になりました。2011年の北関東地区大会では競技部門2位でしたので、完全優勝できてとても嬉しかったです。

しかし、ドリフトターンを決め撃ちで走行させてしまったことをETロボコンの実行委員長の星さんに怒られてしまいました（汗）。

北関東地区大会で優勝したし、さて一休みと言いたいところですが、そんな暇はありません。主力である2年生（当時）は修学旅行（チャンピオンシップの2日前に帰宅）もあったので、部活に割ける時間が少なくなっていました。

モデルも指摘された点が多いし、プログラムも未完成の部分が多すぎるので、さらに忙しくなってきていました。まずドリフトターンのペットボトルの位置によって走路を分岐するという機能が実装されていなかったので、これを最優先で実装することにしました。構造から見なおしたので、他の難所と同時進行で作っていきました。

しかし、NXTの画面に「Data Abbort」と表示されてNXTが暴走するバグが発生してしまいました。この時の絶望感は口では言い表せないものでした。せっかく、チーム史上初の完走ができるようになってきているのに・・・。

インスタンスをたくさん作って難所を実装していったので、このバグはヒープ領域の枯渇によって起きたものだと思っていたのですが、oilファイルのタスクごとに割り振られているスタックサイズを変更したら暴走せずに動くようになりました。

プログラムの実装は修学旅行前日まで行なっていました。シーソーの成功率が少し低く、不安を残して修学旅行に行きました。

CS大会までにすべてのプログラムを完成させ、もしかしたら完走できるかもしれないという期待を胸に大会会場に到着。

試走時間になり、いざ走行させてみるとまったく走行しないトラブルに見舞われました。周りを見渡すと他のチームも同じような状態になっていました。どうやら原因は大会会場の照明のようでした。白と黒の輝度の差がほとんどなく、私たちはその環境に対応できず、まともに走行することができませんでした。この現実にめげそうになりましたが、なんとかベーシックコースを走れるようにしました。しかし、難所はまったく走行できませんでした。

本当にショックでしたが、どのような環境にも対応できるソフトウェアにしなければならないことを学びました。来年は、外乱光対策など、リスク対策の検討をしていかなければならないと感じました。

大会は非常に楽しく、いろいろな方と接することができ有意義な時間を過ごすことができました。来年参加する後輩たちに頑張ってもらい、来年もチャンピオンシップ大会に行ってもらいたいです。

最後に、高校生でここまでのモデルが書けるのは、部活の顧問の先生が専門家であるからと思われるかもしれませんが、そんなことはありません。顧問は植物を愛する生物教員です。部活動でC言語を始めたのは、ETロボコンに参加するにはC言語というものが必要らしいというのがきっかけです。当時の科学部の部長が「ちょっとやってみたら、案外いけそうです」という発言から始まり、書籍を購入し、ネットで調べ、サンプルプログラムをすこしだけ変化させるといことで、初めの大会を乗り切りました。モデルもすごく簡単なものでした。そこから数年かけて少しずつ改良し、ここまできました。

これから始めようと思っている方は、難しいと思わず、とにかく参加してみてください。いろいろな方が助言してくださるのでなんとかなります。そして、数年かけて上位を目指していけばよいと思います。

私たちはこれからも大会に参加していきます。ETロボコンでみなさまとお会いできること楽しみにしています。

高波　龍太郎（2年）

ETロボコン2012への参加は２度目の参加でした。１度目の参加は、私たちが高校１年生の時のETロボコン2011で、プログラミングやモデルに対する知識がまったくと言っていいほどなく、大会用モデルのほんの一部を担当させてもらったくらいでした。しかし、先輩たちの奮闘のおかげで地区大会を競技部門２位、モデル部門１位、総合１位でチャンピオンシップ大会（以後ＣＳ大会）という大きな大会に参加できました。そのとき先輩たちを見てかっこいいなと思って、当時１年生だった部員たちと「今年は先輩たちにＣＳ大会に連れてきてもらったけど来年は競技部門も含めたすべての部門で１位をとって先輩たちにＣＳ大会に来ても らおう！」と約束しあい、「全部門１位」という目標をたてました。

しかし、２年生になって先輩方が引退し自分たちが部活を引っ張っていく時となっても、私を含め２年生全員のプログラミングやモデルの能力は素人同然でした。組み込みシステムのスペシャリストたちが凌ぎを削りあうETロボコンに出場するのに、このままでは全部門1位なんて到底無理だと、目標と自分の距離を改めて自覚するとともにとても焦ったのを今でも覚えています。それでもどうしても夢を諦めきれなかったので「もう本気でやるしかない」と思いました。それと同時に去年先輩方はどうしていたのだろうと前年について振り返ったところ、部員全員で1つの作業をやるのではなく、部員がそれぞれ自分の担当の箇所を決めて活動していたことを思い出しました。

さっそく全員で分担を決め、私はモデル全般の責任者になりました。そこからいろいろな人に教わりながら、顧問の先生に協力していただいて平日は毎日放課後から夜まで 、休日もみんなで集まって1日中悪戦苦闘しながらひたすら頑張りました。夏休みも含めて大会が終わるまで２年生の間はほとんど部活動をしなかった日がなかったです（笑）。たぶん他の何をする時間よりも前年の他チームのモデルを分析したり、モデルの参考書で記号の意味や用法を調べる時間の方が長かったです！

そんな中、本気で努力をすると結果はついてくるもので、集約やコンポジットなどの図に使用するマークの意味すらわからなかったのですが、意味や用法はもちろんのことどういったモデルがよいのかというポイントまでだんだん理解できるようになりました。最終的には過去の自分や他のメンバーが作ったモデルの良い点と悪い点や記号の用法ミスを素人ながらにも理由を付けて評価できるようになりました。しかし、それがやっとできるようになったのは大会のモデル提出日の直前で、本番に提出したモデルは提出日当日まで修正に修正を重ねて作りあげました。

そして運命の地区大会の日。去年の先輩達の背中を必死に追いかけ続けた１年間。その１年間の成果が試されているのかと思うと緊張で胸が張り裂けそうでした。大会中のことは緊張のあまり頭が真っ白でよく覚えていませんが、競技中ロボットが練習通りの動きをしてほっと胸をなでおろしました。

そして運命の結果発表・・・
目標通り全部門で１位を獲得することができました。特にモデル部門においては自分が責任者だったので感激のあまり涙が出そうでした！その瞬間、１年生の時に部員たちと「来年は全部門で1位になって先輩たちにＣＳ大会に来てもらおう」と話しあったときのことが頭に浮かびました。１年間の必死になって努力したことが報われたと思い、今までの人生で一番感動しました。

このETロボコンを通じて努力する素晴らしさや夢を追いかける喜び、そして叶えたときの達成感など、多くのことを学びました。これらはETロボコンだけではなく他のことにも通じることだと思うので、これからの自分の糧としていきたいです。

今は３年生になり受験勉強に勤しむ毎日ですが、学びたいことがまだまだたくさんあるので、無事受験を乗り越えたあと、またプログラミングやモデリングをしたいです。

杉田　英彰（2年）

私が「ETロボコン」という大会の存在を初めて知ったのは、高校１年生の夏休み前でした。夏休みから先輩たちの手伝いや難所のひとつであるET相撲のプログラミングをしましたが、基本的な作業だけでむずかしいことはすべて先輩たちが行っていました。

この年のETロボコン2011北関東大会において総合優勝し、CS大会出場が決定しました。この勝利は私を大きく変えました。「来年こそ、この場所に自力で」この想いを胸に来年の大会にむけてスタートしました。

いよいよ私たちが主力となる時期です。私はモデルを主に担当しました。私自身、モデル製作どころかモデルを正確に読むことさえままならない状態でしたが、試走会で審査員の方にモデルの評価やアドバイスを頂いたりしていくうちに、モデルは自己満足のものではなく誰が見ても理解できるように製作しなければならないことが分かりました。

モデルはプログラム製作の上で不可欠な設計図であり、モデルが正確でなければプログラムは出来ません。しかも膨大な量の記事を僅か数枚の用紙でまとめなければいけない。これは決して簡単な作業ではありません。しかし、モデルは走行するロボの姿からは読み取ることが出来ないプログラムの全てを示す場でもあります。モデル製作にあたってはメンバー全員で話し合い、この動作には何が必要なのか、それはどこの部分と関係があるのか、など何度も話し合いをして製作し、それが本当に正しいのか確認していきました。

おおまかな概要が完成した後は、それをベースにより正確なモデルを目指すために書き加えたり修正したり、見やすくするために色や文字に差をつけたりなど無数の作業がありました。ですが、日に日に成果は出てきているのは明確で、最初は全然読めなかったモデルもほぼ読めるように私はなっていました。

夏休みや秋休みを返上した活動は過酷で、迫ってくる大会までの日数におびえ、さらに見返すと白紙の宿題の山・・・・「逃げたい！！」と何度思ったことでしょう(笑)。ですが、そのかいあって満足でき、自慢できるモデルを作りあげることが出来たと思っています。プログラミングにおいても作業の休憩中にフィールド上をすいすいと走行するロボの姿に去年からの進歩を実感した記憶があります。

そして北関東大会当日、不安に思うメンバーが多くいるなか私は妙な自信がありました。「敗退するはずがない」、全力でメンバーと共に製作したからこそ思えたのだと思います。この大会の結果は全部門優勝という最高の形となって私たちは再びCS大会出場を果たすことができました。

野口　健成（2年）

私が初めてモデルに触れたのは高校一年でした。それまで、パソコン知識ですら素人同然でした。先輩方の作業の手伝いから始まり、本格的に取り組み始めたのは高校二年でした。オージス総研の方や大学生の方々などに休日に教わったりもしました。

モデルで悩んだのが、何を載せ、何を載せないかでした。モデルでは、載せたものが「本当に実現できるのか？」を示す必要があります。そのために繰り返し走行体を走らせて、実験を行い、収集したデータをまとめて、モデルへ載せなければいけません。ところが、モデルの用紙の空間には限りがあるため、何かを載せるためには何かを載せない。つまり、モデルに載せる内容の取捨選択が問われます。さらにその内容はそれぞれに関連性があり、筋の通ったものにし、実用性の高いものにする。最終的には「他人が見ても理解できるもの」にしなければなりませんでした。「載せなければ伝わらず、載せれば伝わりにくくなる。」「その図はいるのか、いらないのか。」「その文章はいるのか、いらないのか。」「字は大きいか、小さいか。」何も知らない人に伝えるのは、これほどまでに難しいのかと頭を悩ませたものです。最後の最後まで悩み続け、モデルにぎっしり内容を載せたのを覚えています。

最後に、これからもこの分野に携わるのかどうかはわかりません。しかしここで得たものは大きく、無駄ではないと実感できます。自分がこのことを通して得ることができたものはプログラムの知識、モデルの知識だけでは決してないからです。

石川　公一（2年）

私は今回の大会において、リーダーとして活動しました。1年生のころは本格的な設計や実装に携わっておらず、お手伝いだけでした。

今回リーダーとして携われたのは光栄です。前編にも書きましたが、今回私たちは新しいこと（C++、オブジェクト指向など）をたくさん学び、取り入れたので、ソフトウェア品質も向上したと思います。特に、オブジェクト指向によって構造が大変使いやすいものになりました。もちろん、それを実現するのは大変な道のりでしたが・・・。

モデルはある意味では開発を楽にするためにあると思いますが、楽をするのも楽ではなかったです。構造が大変使いやすいものになった証拠として、プログラミング初心者である１年生の小泉くんが2つの難所の走行プログラミングを完成させてくれました。

それと、プログラミングやモデリングももちろん難しいものでしたが、メンバーをまとめることの難しさを学びました。プログラミング初心者の1年生もいましたので、プログラミングやモデリングを教えながらの開発は想像していたよりも大変でした。

このように、ETロボコンを通じてモデリングやプログラミングだけでなくチームで活動したり、後輩への教育も体験できました。大学や就職後もこの大会を通じての体験は絶対に活かしていきたいと思います。

小泉　祐貴（1年）

私は今回のETロボコンが初めての大会でした。私は右も左もわからない状態でしたが、先輩方から色々なアドバイスをもらったり、意見を出しあったり、試行錯誤して大会に臨みました。

特に私が大変だったのは、モデルとプログラムのエラーです。モデルは、最初は何を書いてあるかさっぱりわかりませんでしたが、やっていくうちにわかるようになり、今ではモデルを使ってプログラムを書くことができるようになりました。プログラムは必ずといっていいほどエラーが起こり、修正するのに時間がかかりました。

今回の大会は、先輩メインだったため1年生であった私は手伝い程度しか出来ませんでした。しかし、先輩方がくれた貴重な経験や反省を生かし、2013年度のETロボコンでも頑張っていきたいと思います。