本ドキュメントについて
本ドキュメントはMIRS1105の基本設計に関するものである。概要
1月末のMIRS競技会に向け、以下の要件を満たすMIRS1105を製作する。 そのための方針を以下に列挙し、各部の詳細設計の概要とする。MIRS1105全体の開発方針として、以下の2点を挙げる。
- 競技全体を通して、安定した走行ができる。
- 開発効率が良く、班員全員が各部の開発に携わることができる。
これを解決できない限りMIRSのオリジナリティなどは考えられない。 そのため、まず第一に駆動系（モータ・ロータリーエンコーダ・MCB）を最適化し、 通路の走行中・仕掛けの攻略中を通して安定した走行を実現できることを目的とした。
また、電子制御工学科という学科の特性、MIRSという授業の特性・目的から考えれば、 チームの全員がメカニック・エレキ・ソフトウェアのすべてにかかわることが望ましい。
そのため、班員全員が一見して理解できるような簡潔明瞭でクリアーな エレキ・ソフトウェアを実現することを目的とした。
システム要件
上記の目的を果たすために、システムには以下のことが必要になる。- ハードウェア
- 軽量で無駄な部分がなく、各部のパーツに過負荷のかからない機体である。
- 機体が通路や障害物型の仕掛けに接触することがない機体である。
- ボードやケーブル類が見やすく、接触不良などの単純な問題の発見がしやすい。
- ソフトウェア
- 構成：必要な機能が適度に分割され、誰でも理解できるソフトウェアである。
- 画像処理：Webカメラを用いてDBの画像を正確に認識・処理できる。
- ハードウェア及びソフトウェア
- 左右のモータの回転量を正確に計測し、通路に対して平衡を保つよう補正することができ、 正確な直進ができる(250[cm]の直進時走行距離相対誤差2%,機体斜角10[deg]程度)。 また正確な90度旋回(相対誤差5%程度)ができる。
- 白線を正確に検知し、DBに対して正対を取る補正ができる。
- 超音波センサを用いて車体の左右の壁の有無を確認し、適切な進路を選択できる。
- 走行中のMIRSの状態（現在のプロセス）が把握できる。
システム方針
上記の要件を果たすために、以下の内容をシステムに取り入れる。- ハードウェア
- シャーシを上・下段から上･中･下段に分割し、シャーシごとの役割を明確化する。
- シャーシの材質をアルミからアルミ複合板(中段)・塩ビ(上段)に変更し、軽量化する。
- シャーシの面積を可能な限り縮小する。
- 超音波センサを標準機の前方２・側方１から前方２・側方各１に変更する。
- ロータリーエンコーダのプーリーと輪ゴムを専用品に交換する。
- MIRS1103,MIRS1104班と共同で、オリジナルDBを開発する。
このDBは、標準のDBのように上下段に分割されたものではなく、 機能を１枚の基板上にまとめたものにする。 - ボールキャスターの支持部を単純なM3ボルトから圧縮コイルバネに変更し、 シーソー通過時に車輪が浮くことがないようにする。
- バッテリーの位置は上段シャーシ上とする。重心が高くなることが心配されるが、
実際にはバッテリーの高さは標準機と約30[mm]程度しか変わらないため、
シーソー通過時を含め問題ないと考えられる。
試走時に問題が生じれば、再検討する。
- ソフトウェア
- ロータリーエンコーダの取得値を元にフィードバックを行いモータの
コントロールパケットの引数を制御するプログラムを新規に構築する。(C)
ただし、MCBプロジェクトチームのPICプログラム開発を待って、 担当者の西村・田代両氏の力を借りて性能評価を行い、 その上で必要であればメインの走行関数の側でフィードバック制御を行うこととする。 - 状態表示用LCDの制御プログラムを新規に構築する。(アセンブラ)
- ロータリーエンコーダの取得値を元にフィードバックを行いモータの
コントロールパケットの引数を制御するプログラムを新規に構築する。(C)
- ハードウェア及びソフトウェア
- 状態表示用LCDを搭載する。
システム構成
上記の方針を踏まえ、下図のようにシステム全体を構成する。
外観図
外観図
正面図
上面図
側面図
購入物品
上記のシステムの実現のため、下表の各物品を購入する。
ただし、ボールキャスター支持のための圧縮コイルバネは片山が私的に所持しているものをテストし、使用に耐えないと判断された場合検討・購入するものとする。
開発スケジュール
1月末のMIRS競技会に向け、下表のスケジュールで開発を行う。