目次

1. はじめに
2. システム概要
   1. システム要求
   2. 動作概要
   3. ハードウェア
   4. ソフトウェア
   5. 外観
3. 機能性能
   1. ハードウェア
   2. エレクトロニクス
   3. 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

システム要求

• 一周目の競技において、ポストの位置、順番を正確に確認できる。


• 二周目の競技において、早く正確に順番通りにポストの獲得を行える。


• mirs標準機において考えられる問題点を改善し、精度の高い動作を目指す。



動作概要

1周目、2周目にわけ説明する。



1周目	スタート地点を原点として、MIRSがポストをすべて見渡せるところまで移動しその地点の座標データを保存する。 その場で回転しながらポストを探索し、ポストの座標を保存する。 そしてその地点を中心位置とし、中心位置から一番近いポストへ移動する。 移動したらコードを確認し1ならば獲得する。違うのならばコードと位置を覚えておく。 次に原点から二番目に近いポストに移動し、コードが順番どおりなら獲得し、違うのならばコードと位置を覚えておく。 同様にしてすべてのポストのコードを確認したら原点に戻る。
2周目	1周目の1で保存した座標データを用いて中心位置まで移動する。 1周目のポスト探索で保存した各ポストの座標とコードを用いて、とるべきコードのポストへ直接移動する。 ポスト獲得後に次のとるべきコードのポストへ移動して獲得する動作を繰り返していく。



　　　尚、詳しい動作についてはシステム提案書に記載してある。




ハードウェア

標準機との変更点


• タッチセンサを前方の一つだけ使用しシングルバンパーに変更
  
  ケーブルをコンパクトにまとめることが可能
  動作負担の減小
  
  
• 光学式マウスを使用。（ロータリーエンコーダは不使用）
  光学式マウスを二つ使うことによりMIRS、ポストの座標を正確に取ることが可能
  
  
  

ソフトウェア

カーネルモジュール、デバイスドライバなどの構成に関しては標準機からの変更点はないが、光学式マウス使用によりそれに関するデバイスドライバを新しく組み込む必要がある。





外観

図1に本システムの外観、図2にセンサの配置を示す。



図1

図2

機能性能

ハードウェア

MIRS標準機との変更点のみを挙げる。


• 超音波センサ性能
  
  MIRS0404では、超音波センサの機能として以下のことを要求する。
  
  
  1. 測定範囲
     MIRSが競技場の全範囲を見渡せればいいので、0.2〜1.5[m]が測定できればよい。
     
     
  2. 測定誤差
     ポストとの距離が約0.2〜0.4[m]のとき(ポスト回避、獲得動作時）、誤差±0.03[m]以内ならばよい。
     
     ポスト探索時は誤差±0.1[m]以内ならばよい。(だが、実際ポスト探索時の超音波センサで測るのは距離というよりはポストがある方向なので、誤差についてはおおまかでよい。）
     
     
• タッチセンサ性能

  バンパについてはMIRS標準機ではタッチセンサの数にあわせて4つ使用していたが、ここではタッチセンサを1つにするためバンパもそれにあわせて１つにする。バンパ自体は、MIRSのシャーシに蝶番を介して取り付けられていて､通常はタッチセンサの可動金具によって少し前方に押し出されている。可動ストロークに関しては蝶番自体の可動ストロークと同じである。
  バンパを押し込むのに必要な圧力はパーソナルコンピュータのキーボードを押下する程度とする。
  タッチセンサ自体の機能はMIRS標準機と同じでよい。
  尚、形状は外形図（図1）を参照のこと

• 光学式マウス

  光学式マウスについては以下の２つの性能を必要とする。
  

  MIRSの現在位置と移動量をデカルト座標系であらわすことができる。
  

  ２つの光学式マウスの返り値をそれぞれ区別し読み取ることができる。それにより回転運動時の向きと回転角度をもとめることが可能となる。 光学式マウス技術調査

  
  
  
• FPGAボード部(FPGAボード)
  
  FPGAボードの理想機能はMIRS標準機と同じだが、MIRS0404ではロータリーエンコーダを用いないので、それに対応する部分は省略する。
  
  



エレクトロニクス

図3に今回のエレクトロニクス回路の図を示す。



図3



1. 下記については標準MIRS基板を使用するので MIRS データベースを参照すること
   • CPU ボード仕様（暫定版） MIRSATLM-DSGN-0003
   • FPGA ボード（暫定版） MIRSATLM-DSGN-0003
   • モータパワー制御ボード製造仕様書 MIRSDBMD-SBRD-0800
   • 赤外線センサボード製造仕様書 MIRSDBMD-SBRD-0500
   • 超音波センサボード仕様（暫定版）MIRSATLM-DSGN-0003
   • 電源ボード仕様（暫定版）MIRSATLM-DSGN-0003




ソフトウェア

1. ライブラリ
   MIRS標準機と同じライブラリを用いる。
   
   
   

実現方法

1. ハードウェア試験
   
   
   1. 超音波センサ
      
      上の機能性能で述べた機能が実現できるかどうか技術調査した結果、測定範囲に関しては実現可能であり、測定誤差に関してはポスト探索時には理想の誤差よりも大きくなってしまったが、ここでは方向を優先し距離に関してはおおまかでよいので無問題。距離が近いときの誤差は問題なく実現可能である。
      技術調査について詳しいことは以下のリンクを参考のこと。
      
      MIRS0404-TECH-0002
      
      
   2. 光学式マウス
      
      MIRS0404では2つの光学式マウスを搭載する、搭載の仕方を以下に記す。
      
      
      1. 1つ目の光学式マウスをシリアルポートに接続し、MIRSのCPUボードのPS/2ポートをキーボードポートとマウスポートに分岐させそこに二つ目の光学式マウスを接続する。搭載位置は図２を参照
         
      2. また、光学式マウスの返り値を移動量に変換することができたので座標をMIRS内に取ることも可能である。
         尚、技術調査については以下を参照。
         
         MIRS0404-TECH-0003
         
         
   3. シングルバンパー
      
      MIRS0404ではシングルバンパーを採用する。標準機の前方フレームより大きめのものに作り直す。
      材質は塩化ビニールを使用する。
   
   
   
   
2. ソフトウェア
   
   
   動作概要を実現するための方法を示す。
   
   
   1. すべてのポストを見渡せる位置を探す
      
      スタート位置において、超音波センサで前方にポストがないことを確認したら（返り値がある値以上だったら）指定距離移動し、その場で360度回転してポストの数を確認する。この時、超音波センサの返り値の極小値の数をポストの数とみなし、指定数発見できたらその場所を中心位置とする。指定数発見できなかった場合は移動方向を変えて同様の動作を行う。
      
      
   2. ポスト位置の取得
      
      はじめにポストに近づくときは超音波センサの値をもとに近づくが、一度ポストの位置まで移動したらその座標を光学式マウスの値で記憶しておき、2周目の移動はその座標をもとに行う。これにより、MIRSの移動が絶対値指令になるので正確な移動が可能になるはずである。
      
      
   3. ポストからポストへの移動
      
      中心位置で回転することにより取得した各ポストの座標から、ポスト間を直接移動するための角度と距離を算出し、その結果をもとに移動する。

MIRS0404 システム提案書