最終更新日:2015.11.09

目次

1. はじめに
2. 動作シナリオ
3. 機能・性能
4. システム構成
5. 開発スケジュール
6. 購入物品

1. はじめに

本ドキュメントは、MIRS1501の第一段階の開発における基本設計書である。

2. 動作シナリオ

MIRS1501の動作シナリオを以下に示す。

3. 機能・性能

• 競技レベル・・・「全クリ」　全ての課題をクリアする。



• 基本機能・・・
• 安定走行のためのシャーシ改良
• YUGOカーブを用いた現場急行
• 数字ボードに衝突後、少し後退して数字認識
• サーバとの通信
• 美術品周りの周回による怪盗の捜索
• 赤外線センサによる怪盗の追跡・確保


• 拡張機能・・・
• 走りながらの数字認識
• カメラでの色認識による怪盗の追跡・確保
• 自己位置認識の導入
• 高い位置に前、左、右の3方向にカメラを設置
• 音声機能の追加


• 性能・・・90cm/sで走行する。

但し、基本機能は第一段階の開発で、拡張機能は第二、第三段階の開発で搭載する。

メカニクス構成




• 開発概要




開発概要	目的・理由	方法
重心を低くする	機体を安定させるため。	バッテリーをシャーシ下段の後方に設置する。（モータボードと下段シャーシの間にスペーサを用いて空間を設け、そこにバッテリーを配置する。）
重心を機体の中央にする	直進性を良くするため。	部品を左右対称にバランスよく配置する。
部品配置をシンプルにする	整備性向上のため。	基板を手の届く位置に配置する。



• 機体外形

機体外形を以下に示す。

図2　機体外形


図3　正面図


図4　上面図


図5　側面図



• 主要部品一覧




部品	個数	備考
シャーシ上段	1
シャーシ下段	1
支柱	4
モータ	2
エンコーダ	2
タイヤ	2
バンパ	3
キャスタ	3
モータマウント	2
Webカメラ	1	数字認識用




エレクトロニクス構成




• 開発概要




開発概要	目的・理由	方法
ドータボードの改良	11PINを圧着用PINヘッダに変更するため。	圧着用PINヘッダを取り付ける。
11PINケーブルの改良	壊れにくいケーブルにするため。	圧着用PINヘッダを使用する。
CPUボードにつける変換基板の作成	11PINを圧着用PINヘッダに変更するため。	ドータボードからの出力をCPUボードに対応したPIN配置で出力する。
電源ケーブルの改良（分岐用基板の作成）	壊れにくいケーブルにするため。	電源ケーブルからの出力を基板を介して2ヵ所に出力する。
赤外線センサの作成	怪盗の追跡を行うときに利用するため。	3PINソケットを取り付ける。
赤-Ar基板の作成	赤外線センサの出力をArduinoに送るため。	3PINソケットとArduinoに設置するためのジャンパを取り付ける。



• 構成図

構成図を以下に示す。

図6　エレクトロニクス構成図


• 使用ボード一覧



ボード	内容	変更点	担当者
電源ボード	-	変更点なし
CPUボード	-	変更点なし
FPGAボード	-	変更点なし
ドータボード	-	11PINの2箇所を2×8の圧着用PINヘッダに変更する	遠藤
モータ制御ボード	-	変更点なし
超音波センサボード	-	変更点なし
補助ボード	PINヘッダの変更に伴いCPUボードにつける変換基板	新規作成	吉岡
分岐用基板	電源ボードからの出力をCPUボードとモータ制御ボードに分岐する基板	新規作成	遠藤、山本、吉岡
Arduino MEGA	-	昨年度ものを使用する
赤-Arボード	赤外線センサの出力をArudinoに渡す基板	新規作成	遠藤、山本、吉岡






ソフトウェア概要




• 機能概要


• 現場急行を行う

直進走行とYUGOカーブを用いて、数字ボードがあるところまで走行する。
このとき、走行中に数字認識も行う。


• サーバとの通信

機体に搭載した無線LANを用いて通信を行う。
送信するデータは、現場急行中に認識した数字である。
詳しい内容は、情報が公開され次第決定する。


• 画像処理を行う

数字認識と色認識の２種類の画像処理を行う。数字認識は現場急行時、色認識は怪盗を探すときに行う。
色認識では赤を認識するようにする。


• 赤外線センサで怪盗を認識する

怪盗から発せられている赤外線を赤外線センサを用いて認識する。
赤外線センサのデータ処理は、Arduinoを用いる。


• 怪盗を確保する

赤外線センサからの情報を元に怪盗を追跡し、確保する。
怪盗を見失った場合は自己位置の補正を行い、再び怪盗を探し始める。



• モジュール構成

モジュール構成図を以下に示す。

図7　モジュール構成図


• モジュール一覧

モジュール一覧表を以下に示す。



モジュール名	機能	開発要素
motor	モータを動かす。	既存のものを使用する。
encoder	エンコーダ値を管理する。	既存のものを使用する。
vel_ctrl	モータの速度制御を行う。	既存のものを使用する。
distance	走行距離を管理する。	既存のものを使用する。
io	ON/OFF IOデバイスのデータを読む。	既存のものを使用する。
run_ctrl	直進・回転・YUGOカーブを行う。	精度を向上させる。
uss	超音波計測を行う。	精度を向上させる。
number	数字認識を行う。	走りながら認識できるようにする。
device	デバイスファイルを Open/Close する。	カメラとスピーカーとArduinoを追加する。
infrared	赤外線センサからのデータを読み込む。	新規に作成する。
position	位置情報を管理する。	新規に作成する。
revise	位置補正をを行う。	新規に作成する。
search	赤色認識を行う。	新規に作成する。
pilot	MIRSの動作全体を制御する。	新規に作成する。

5. 開発スケジュール

MIRS1501の第一段階の開発スケジュールを以下に示す。

6. 購入物品

• 赤外線センサ　8個　シングルパルスボールセンサ　DSR1204
• IDCコネクタ　6個　PSシリーズ　圧着式ソケット　クローズエンドタイプ