名称 MIRS1304 システム基本設計書
番号 MIRS1304-DSGN-0002

最終更新日:2013.11.22

版数 最終更新日 作成 承認 改訂記事
A01 2013.11.22 小鍋涼太 初版
A02 2013.11.22 小鍋涼太 指摘箇所の修正
A03 2013.12.06 小鍋涼太 指摘箇所の修正
A04 2013.12.09 小鍋涼太 牛丸先生 指摘箇所の修正



目次




1. はじめに

 この文書は、MIRSAKの競技会に向けたシステム基本設計書である。

2. システム要件

 MIRSAK競技会に向けたシステム要件を以下に示す。

■小型化

引っかかりにくい。

■軽量化

速度が上がる。

■整備性の向上

やる気がでる。直しやすい。

■IOエラーを無くす

 RASを重要視し、MIRS開発を円滑に行う支援を徹底する。

■電子コンパスの実装

 今回使用する電子コンパスにはI2C通信との互換性が求められる。

■エンターテイメント性向上

 ドットマトリクスでMIRSの状況を把握できるようにする。

■追跡の向上

 犯人を発見したら見逃さないように確保しにいく。

■画像処理の向上

 怪盗および宝物を正確に認識する。

3. 実現方法

システム要件を満たすために以下の事項を行う。

■小型化

 MIRSの形状を六角柱から直方体にして、ボードの配置をタワー状から階段状に並び替えることで、少ないスペースで収納する。現状でのMIRSのMIRS実機の大きさは上からみて、W350×H180×D110の予定である。

■軽量化

シャーシをすべて、塩ビ板で加工することで軽量化する。また、加工も簡単にできる。

■整備性の向上
ミルス本体を箱状にし、中に基盤とケーブルを収納することで衝撃から基盤を守る。頻繁に作業する基盤の配置を触りやすいところにすることで、整備をしやすくする。

メカ班の部品はすべて購入せずに調達できる。

■IOエラーを無くす

 モーター制御ボードを左右ひとつにまとめ、ケーブルの本数を減らすことでエラーの発生率を減らす。ドーターボードについても同様な目的で、上下ひとつにまとめる。また、お互いのボードをつなぐケーブルは丈夫な既製品を用いることで信頼性の高い通信が可能となる。

 モータ制御ボードに関しては、MIRSMG3D モータ制御ボード改良プロジェクトの回路を参考に作成する。

製品名 値段 個数 販売元 販売元URL データシート 備考
2x5(10P)両端コネクタ付IDCリボンケーブル(フラットケーブル) ¥100 2 秋月電子通商 URL URL
ピンヘッダ 2×7 (14P) ¥20 4 秋月電子通商 URL URL 予備2個
2.5mm標準DCプラグ MP−122M \30 6 秋月電子通商 URL URL 予備2個
2.5mm標準DCジャック 基板取付用 MJ−180P \35 6 秋月電子通商 URL URL 予備2個

 また、ボード作成時は作成係とチェック係を配備して信頼性の向上を狙う。チェック表を準備し、慎重な作成を行う。

■電子コンパスの実装

 電子コンパスを使うにはI2C通信を制御する必要がある。そのため、PICを用いてデータを制御する。

I2C通信変換ツールをプロジェクトで共同開発しているため、それにのっとって作成する。I2C通信をUSB通信に変換して、UNIXの標準ツールで読み込めるのでモーター制御同様にデバイスファイルとそれを読み込むプログラムを作成する。

http://homepage1.nifty.com/rikiya/software/316PICI2C.htm
http://www.picfun.com/c15.html
製品名 値段 個数 販売元 販売元URL データシート 備考
ディジタルコンパスモジュール HMC6352 \1,764 1 ストロベリー・リナックス URL URL
FT232RL USBシリアル変換モジュールキット \800 1 秋月電子通商 URL URL
PICマイコンPIC16F1938−I/SP \150 1 秋月電子通商 URL URL
■エンターテイメント性向上

マトリクスLEDをFPGAの回路内で制御する。抵抗などをマトリクスLED用回路に配備し、直接FPGAから信号を取り出すことで制御をする。制御はVHDLで記述する。

製品名 値段 個数 販売元 販売元URL データシート 備考
赤色ドットマトリクスLED(アノードコモン) 8x8ドット OSL641501−BRA \200 1 秋月電子通商 URL URL
PICマイコン PIC16F886−I/SP \170 1 秋月電子通商 URL URL
■追跡の向上

 怪盗を発見したら、壁を意識しながらも最短距離で捕まえにいく。赤外線センサを使用する。

参考:MIRSSTND 赤外線センサボード製造仕様書

従来の赤外線センサと仕様を比較して新しい赤外線センサの購入を決定した。

 あらかじめ用意したマップデータを開始時に読み込んで、競技場の状況を把握する。

データシートを比較して、新たに購入する赤外線リモコン受信モジュールの仕様は電圧を高めに設定することで従来のものと同じように機能することを確認した。

製品名 値段 個数 販売元 販売元URL データシート 備考
赤外線リモコン受信モジュール PL−IRM0101(38kHz)シールド付 110 4 秋月通商 URL URL 予備1個
■画像処理の向上

カメラを購入する。解像度をよくすることで認識対象を明確にする。円を検地してその中心のRGB値から判断する。

製品名 値段 個数 販売元 販売元URL データシート 備考
ELECOM Webカメラ ピンク UCAM-DLE300TPN 2,450 1 Amazon.co.jp URL URL

4. システム構成

MIRSシステムのシステム構成のブロック線図を以下に示す。

赤線は電源を示す。

5. パート毎の要素

5.1 メカトロニクス

機体設計→機体製作→機体整備

5.2 エレクトロニクス

回路設計→回路製作→回路整備

   (モーター制御ボード・ドーターボード・赤外線センサボード・LEDマトリクス・電子コンパス・超音波センサ)

トラブルシューティング表作成

5.3 ソフトウェア

単体プログラム作成→プログラム統合

   (電子コンパス・赤外線センサ・カメラ・マップ処理・etc...)→(追跡・巡回・認識)→(制御)

6. 開発計画表