沼津高専 電子制御工学科
MIRS0402基本設計書
MIRS0402-DSGN-0002
改訂記録
版数 作成日 作成者 承認 改訂内容
A01 2004/07/20 全員 前田 初版
A02 2004/07/23 曽根 前田 諸不備の改訂
A03 2004/09/07 全員 前田 諸不備の改訂

目次

  1. はじめに
  2. システム概要
    1. システム要求(動作概要)
    2. ハードウェア
    3. ソフトウェア
    4. 外観
  3. 機能・性能 
    1. ハードウェア
    2. ソフトウェア
  4. 実現方法
    1. ハードウェア
    2. ソフトウェア
    3. 両者を用いて実現する事項

1.はじめに

本設計書では、MIRS0402のシステム提案を実現するために必要とされる基本的な機能を定義し、その機能を実現する方法を記載する。

2.システム概要

2.1.システム要求(動作概要)

一周目の動作

1. まず白線を感知するまで後退し、白線付近で左に90°旋回して前後に移動することによって、
フィールドの端までポストに衝突することなく直進できるコースを探す。
もし、正面に障害物(ポスト)がある場合は、少し左右に移動して再度、直進できるコースを探す。

2. 直進コースが決定したら、 M I R S は左右に超音波を発しながら直進動作を行う。

3. 左右のいずれかにポストを発見したら、MIRSは90°旋回してポストに向かって直進し、ポストを周回してポスト番号を確認し、元の直線コースへもどる。

4. MIRSは再び直進動作をし、ポストを発見したらポストの方向へ向きを変え、ポストを周回してポスト番号を認識する。(途中で番号「1」のポストを発見した場合は、そのポストを獲得する。その後「2」、「3」のポストを発見した場合も同様に獲得する。)

5. ポストを認識しながら白線までたどり着いたら、MIRSの機体が白線に対して垂直になるよう補正動作を行なった後、後退する。


二周目の動作

すでにポストの位置(座標)を獲得しているので、順番に獲得していく。


*詳しくはシステム提案書の動作概要を参照。


2.2.ハードウェア

MIRS0402のシステムのハードウェアは、標準機の仕様にいくつか変更点がある。その変更点を以下に述べる。

◆赤外線センサを左方のみに配置する。

◆左側面にポスト獲得用アームを搭載する。

◆タッチセンサをアーム先端部にも配置する。

◆白線センサは前後左右に4個配置する。詳しくはセンサの配置図を見てください。

2.3.ソフトウェア

OS、RTタスク、及び各センサのデバイスドライバは標準機と同様であり、変更点は特にない。

2.4.外観


外観図(アーム部は省略してある)

外観図(図脳WinCAD形式)


センサ配置図

3.機能・性能

3.1.ハードウェア


MIRS全体構成イメージ

MIRS0402のハードウェアは上のように構成される。

各部の機能

主な性能

3.2.ソフトウェア

  1. 標準ライブラリ

    ATL-MIRS 用に開発された標準ライブラリを使用する。

4.実現方法

4.1.ハードウェア

システム提案書で、説明したハードウェアに関する機能を実現させるための方法を示す。

  • 直進中でのポスト探索精度

  • 超音波センサで、ポストを探索する上でできる限り真横のポストを発見し、それ以外のポスト には反応しないようにする必要がある。

    実現方法
    標準機では、超音波センサの下にしか巻いていなかった白い紙を、MIRS0402では全体に巻き、 さらに反応する範囲を特定するため少し長め(具体的には3.5cm〜4.0cm)の紙を使用する。具体的に値を示すと今までのセンサの下の部分のみ紙を使用した場合、 左右にある超音波センサは前後40°程度の範囲に反応したが、今回センサの全体を紙で覆った場合反応がある範囲が、 前後10〜15°程度まで絞り込むことができた。そのため二つのポストが少しかぶっていても認識できるようになった。


    4.2.ソフトウェア

    システム提案書で、説明したソフトウェアに関する機能を実現させるための方法を示す。

  • 白線センサの90度補正

  • 直進し、白線までMIRSが進んだときに、白線センサを利用して90度補正し、ポスト探索時に出た誤差を なくす必要がある。

    実現方法
    前後二つの白線センサを利用し、90度補正を行う。精度は保障される(仮技術調査報告書(MIRS0402-TECH-0001)参照)。具体的な実現方法は詳細設計にて行う。

    4.3.両者を用いて実現する事項

  • 駆動系の直進精度

  • 技術調査でも述べたとおり、MIRSが移動するときの角度はとても重要になってくる。

    実現方法
    LQR制御を利用すればかなりの高精度で直進をすることは可能。 さらに足回りについては、より精度を上げられるような工夫をする。具体策は現在考え中。

  • ポスト探索時の90度補正

  • ポスト発見時に90度補正をできる限り正確にする必要がある。

    実現方法
    直進中にポストを発見したとき一番ポストとの距離が近いところを90度とみなす。

    精度は保障される(仮技術調査報告書(MIRS0402-TECH-0001)参照)。 例としてポスト発見後少しだけバックしポストとの距離を記憶、その後少しずつ進みながら順次ポストとの距離を記憶。 新たに得たデータのほうが前回のデータより小さかった場合その前の場所が直角とみなし、移動。その後ポスト探索を開始するというようなプログラムを作成する。

  • ポスト獲得動作

  • アーム機構を用いて実現する。

     
    関連ドキュメント
    ドキュメント番号 ドキュメント名称 作成責任者
    MIRS0402-TECH-0001 MIRS0402 仮技術調査報告書 渡邉
    MIRS0402-DSGN-0001 MIRS0402 システム提案書 野村
    MIRS0402-MECH-0001 MIRS0402メカニクス詳細設計書
    MIRS0402-ELEC-0001 MIRS0402エレクトロニクス詳細設計書
    MIRS0402-SOFT-0001 MIRS0402ソフトウェア設計書
    MIRS0402-DSGN-0004 MIRS0402アーム設計書 内田