沼津高専 電子制御工学科
MIRS9805システム開発計画書
改訂記録
版数 作成日 作成者 承認 改訂内容
A01 1998/11/7 佐藤&大野 江本 初版
B01 1998/11/19 佐藤&大野 江本 動作の概要を変更しました。
B02 1998/12/08 佐藤&大野 江本 動作の概要を修正しました。
B03 1999/04/23 佐藤&大野 江本 四年の計画を追加。

1. 目的

MIRS9805におけるシステム開発の目標は、確実にポストのスイッチを押し、且つ、それを素早く行う事にある。

2. 開発システムの概要

外観イメージ及びセンサ配置図

外観イメージ及びセンサ配置図を以下に示す。
pl980500.gif
超音波センサ　×４、 赤外線センサ　×８、 タッチセンサ　×３、で構成される。
八角形の理由は、ポストに当たった時にMIRSの向きが変わりにくくするためである。
 

動作の概略

モード遷移図を以下に示す。
Mode
各モードの説明
  1. ”初期化”モード

    2. このモードでは、スタート時の自分の位置の取得及び、ルート移動開始点への移動を行う。
    そして、移動/探索モードへと移る（①）。
    このモードは、競技の開始時に一度だけ実行される。
     
  2. ”移動/探索”モード

    3. このモードでは、ルート上を移動しつつ超音波センサとタッチセンサによりポストの探索を行う。
    超音波センサで離れたポスト、タッチセンサでルート上のポストを探す。
    移動中にポストを発見したときは、獲得判断モードへと移る（②）。
     
  3. ”獲得判定”モード

    4. このモードでは、発見したポストに対し、獲得すべきか否かを判定する。
    タッチセンサで発見したポストに対しては、すでに獲得したポストであるなら回避モードへ（③）、 獲得していないなら獲得するために獲得モードへと移る（④）。
    超音波センサで発見したポストに対しては、ポストまでの距離が近いなら獲得するために接近モードへ（⑤）、 遠いなら移動/探索モードへと移る（⑥）.
     
  4. ”回避”モード

    5. このモードでは、発見したポストがすでに獲得済みのため、そのポストをよけながら他のポストを探す。
    回避が終了したら、移動/探索モードへと移る（⑦）。
     
  5. ”接近”モード

    6. このモードでは、赤外線で発見した離れたところに存在するポストを獲得するため、そこまで移動する。
    移動していき、ポストにぶつかったとこで止まり、獲得モードへと移る（⑧)。
     
  6. ”獲得”モード

    7. このモードでは、ポストのスイッチを押してポストを獲得する。
    ポストの周りを一定距離離れて周り、赤外線センサでポストの側面上のスイッチを見つける。
    スイッチを押すため、機体をポストの中心に向け、スイッチにぶつかる。
    スイッチが押されたかを赤外線センサで確認し、押されていなければもう一度押す。
    スイッチを押した後は、復帰モードへと移る（⑨）。
     
  7. ”復帰”モード

    8. このモードでは、移動ルート上への復帰移動を行う。
    移動法としては、獲得モードに移った位置まで移動する。
    赤外線でポストを発見していたなら、さらに接近モードに移った位置まで移動する。
    向きを元に戻し、移動/探索モードへと移る（⑩）。
  • 初期化モードでの初期化は、
    1. 超音波センサを用いて、壁と垂直になり、壁までの距離を知る。
    2. そこから、ルートの開始点まで移動。
    3. 開始点付近で開始点を微調整する。
    4. 進行方向を向く。
    となる。（下図参照）  back

     
  • 移動探索モード 移動法は、
    1. ルート上を折り返し点まで直進。
    2. 90度回転（超音波センサで垂直を作れる）。
    3. 前進。
    4. 90度回転（超音波センサで垂直を作れる）。
    5. １へ戻る。
    探索法は、
    1. 超音波センサで進行方向と垂直な方向の離れたポストを探す。
    2. タッチセンサでルート上のポストを探す。
    3. タッチセンサでポストを発見したときは一定距離後退する。
    となる。（下図参照） back

     
  • 獲得判断モードでの判断法は、
    1. 獲得したポストの位置と発見したポストの位置とを比べる。
    2. 位置が重なる（完全にではない）ときは、回避モードに移る。
    3. 重ならないとき、ポストをタッチセンサで発見していたのなら、獲得モードへ移る。
    4. 超音波センサでの発見なら、ポストまでの距離が近いとき接近モードに移る。
    となる。 back
     
  • 回避モードでの回避は、ポストにぶつかった状態から、
    1. 90度回転（超音波センサで探索していた方を向く）。
    2. 一定距離前進。
    3. 90度回転（回避行動に入る前の進行方向を向く）。
    4. 一定距離前進（ここでは、ポストの探索も行う）。
    5. 90度回転（超音波センサで探索していなかった方を向く）。
    6. 一定距離前進。
    7. 90度回転（回避行動に入る前の進行方向を向く）。
    となる。(下図を参照） back

     
  • 接近モードでの接近は、
    1. 発見したポストに向きを向ける。（90回転）
    2. 測定された距離＋α、前進。　
    3. 前進中にタッチセンサで目的のポストを発見。 〈LI〉一定距離後退。
    となる。 back
     
  • 獲得モードでの獲得法は、
    1. 回転しつつ前方の超音波センサでポストの中心を向く。（どのタッチセンサでポストをみつけたかで回転方向は変わる）
    2. 前進し、ポストにぶつかったら一定距離後退し、90度回転。
    3. 中心からの距離を一定にしてポストを周る。
    4. その間に、内側の赤外線センサでスイッチを探す。
    5. スイッチを発見したら（二つ以上の赤外線センサが反応したら）内側を向く。
    6. ポストに当たるまで前進してスイッチを押し、後退する。
    7. 前方の赤外線センサでスイッチを押したかを確認、押してないなら５へ。
    となる。（下図参照） back

     
  • 復帰モードでの位置復帰の仕方は、
    1. 獲得モードに入った地点までポストを回る。
    2. 超音波センサでの発見なら、進行方向を接近モードに入った地点に向けそこまで移動。
    3. ルート移動時の進行方向を向く。
    4. タッチセンサでの発見なら、進行方向をルート移動時の方向にする。  back

     

    このシステムでは、競技場内すべてのポストを効率よく探すためのルートをあらかじめある程度決めておき、そのルート上を移動して行く。そのルートを以下に示す。
    pl980501.gif
     

    二回目について

    一回目は、これまでに示した行動を行う。ポスト位置は記憶したままでいる。
    二回目は、一回目で記憶したポストの座標をもとに、センサを使う必要のない範囲内で移動速度を上げることにより時間の短縮を図る。
    移動のルートは、最短で全てを廻れるように廻る順番を決定（最初のルートに関係なく）。
    一回目でポスト上のスイッチの位置も記憶しておき、スイッチを探す時に一部探索を行わずにして時間短縮。
     
     

    その他の動作について

    1. ポストにぶつかった際に、スイッチを押してしまった場合
        2. 前方の赤外線センサが、衝突前に光を感知していた場合、
        ポスト周りを一回転しかしないとすれば、ぐるぐる回りつづけることはない。
    2. タッチセンサと超音波センサで、二つ同時にポストを発見してしまった場合
        3. タッチセンサで発見したほうを先にとる。
        超音波センサのほうは、回避行動中に再度見つける。
    3. 接近モードでポストを見失った場合
        4. 近づく際に、超音波センサでポストを捕らえつつ移動するので、見失うことはない。
        もし見失った場合、予定の位置より少し進んで見つからないならルートへ戻る。

     

    3. システム設計方針

    MIRS9805の設計方針は、確実な動作を創ることを目指し
    （１）安定性を確保するために単純構造にする。
    （２）保守性を考慮したメカ構造とする。
    （３）信頼性向上のために標準エレクトロニクス基板を使用する。

    4. システム設計における作業の内訳

    WBS図（システム開発の”Work Breakdown Structure”を示す図、コード番号を記入、３年次作業の内訳を詳細に記述。） 作業一覧表(WBS図のコード番号,WBS図中の作業の名称、作業の概要、アウトプット文書名）
    コード番号 作業名称 作業概要 成果物名称
    01-01-01 赤外線センサの調査 MIRSで使用する赤外線センサについて調査する。 赤外線センサ調査報告書
    01-01-02 超音波センサの調査 MIRSで使用する超音波センサについて調査する。 超音波センサ調査報告書
    01-01-03 タッチセンサの調査 MIRSで使用するタッチセンサについて調査する。 タッチセンサ調査報告書
    01-01-04 ロータリーエンコーダの調査 MIRSで使用するロータリーエンコーダについて調査する。 ロータリーエンコーダ調査報告書
    01-01-05 PWMの調査 MIRSで使用するPWMについて調査する。 PWM調査報告書
    01-01-06 I/Osubボードの調査 MIRSで使用するI/Osubボードについて調査する。 I/Osubボード調査報告書
    01-01-07 I/Oボードの調査 MIRSで使用するI/Oボードについて調査する。 I/Oボード調査報告書
    01-01-08 VMEラックの調査 MIRSで使用するVMEラックについて調査する。 VMEラック調査報告書
    01-01-09 CPUボードの調査 MIRSで使用するCPUボードについて調査する。 CPUボード調査報告書
    01-01-10 ソフトウェアの調査 MIRSで使用するソフトウェアについて調査する。 ソフトウェア調査報告書
    01-01-20 システム案作成 MIRS競技に参加するシステムを提案する。 システム提案書
    01-01-21 システム分析 MIRS9805のシステムを分析する。 システム分析書
    01-02 システム計画書作成 MIRS9805のシステム開発計画書を作成する。 システム開発計画書
    02-01-01 システム基本機能の検討 MIRS9805システムの基本機能を検討する。 システム基本仕様書
    02-01-02 走行制御の実現に関する検討 MIRS9805システムの走行制御実現のための検討をする。 システム基本仕様書
    02-01-03 システムの動作モードに関する検討 MIRS9805システムの動作モードの検討をする。 システム基本仕様書
    02-01-04 赤外線センサの調査 MIRSで使用する赤外線センサについて調査する。 赤外線センサ調査報告書
    02-01-05 超音波センサの調査 MIRSで使用する超音波センサについて調査する。 超音波センサ調査報告書
    02-01-06 タッチセンサの調査 MIRSで使用するタッチセンサについて調査する。 タッチセンサ調査報告書
    02-01-07 ロータリーエンコーダの調査 MIRSで使用するロータリーエンコーダについて調査する。 ロータリーエンコーダ調査報告書
    02-01-08 PWMの調査 MIRSで使用するPWMについて調査する。 PWM調査報告書
    02-01-09 I/Osubボードの調査 MIRSで使用するI/Osubボードについて調査する。 I/Osubボード調査報告書
    02-01-10 I/Oボードの調査 MIRSで使用するI/Oボードについて調査する。 I/Oボード調査報告書
    02-01-11 VMEラックの調査 MIRSで使用するVMEラックについて調査する。 VMEラック調査報告書
    02-01-12 CPUボードの調査 MIRSで使用するCPUボードについて調査する。 CPUボード調査報告書
    02-01-13 ソフトウェアの調査 MIRSで使用するソフトウェアについて調査する。 ソフトウェア調査報告書
    02-02-01 メカニクス基本設計検討 メカニクス部の基本設計について検討する。 メカニクス基本設計提案書
    02-02-02 メカニクス基本設計書作成 メカニクス部の基本設計書を作成する。 メカニクス基本設計書
    02-02-03 エレクトロニクス基本設計検討 エレクトロニクス部の基本設計について検討する。 エレクトロニクス基本設計提案書
    02-02-04 エレクトロニクス基本設計書作成 エレクトロニクス部の基本設計書を作成する。 エレクトロニクス基本設計書
    02-02-05 ソフトウェア基本設計検討 ソフトウェア部の基本設計について検討する。 ソフトウェア基本設計提案書
    02-02-06 ソフトウェア基本設計書作成 ソフトウェア部の基本設計書を作成する。 ソフトウェア基本設計書
    02-03 システム試験仕様書作成 MIRS9805システムの試験仕様書を作成する。 システム試験提案書
    02-03 システム試験仕様書作成 MIRS9805システムの試験仕様書を作成する。 システム試験仕様書
    03-01 メカニクス詳細設計書作成 メカニクス部の詳細設計書を作成する。 メカニクス詳細設計書
    03-02 エレクトロニクス詳細設計書作成 エレクトロニクス部の詳細設計書を作成する。 エレクトロニクス詳細設計書
    03-03 ソフトウェア詳細設計書作成 ソフトウェア部の詳細設計書を作成する。 ソフトウェア詳細設計書
    04-01 メカニクス設計書作成 メカニクス部の設計書を作成する。 メカニクス設計書
    04-02 エレクトロニクス設計書作成 エレクトロニクス部の設計書を作成する。 エレクトロニクス設計書
    04-03 ソフトウェア設計書作成 ソフトウェア部の設計書を作成する。 ソフトウェア設計書
    05-01-01 メカニクスサブシステム作成 メカニクス部のサブシステムを作成する。 メカニクスサブシステム
    05-01-02 メカニクスサブシステム試験 メカニクス部のサブシステムを試験する。 メカニクスサブシステム
    05-02-01 エレクトロニクスサブシステム作成 エレクトロニクス部のサブシステムを作成する。 エレクトロニクスサブシステム
    05-02-02 エレクトロニクスサブシステム試験 エレクトロニクス部のサブシステムを試験する。 エレクトロニクスサブシステム
    05-03-01 ソフトウェアサブシステム作成 ソフトウェア部のサブシステムを作成する。 ソフトウェアサブシステム
    05-03-02 ソフトウェアサブシステム試験 ソフトウェア部のサブシステムを試験する。 ソフトウェアサブシステム

    5. チーム開発体制

    チームのシステム開発体制図
    氏名
    マネージャ(ソフト) 江本健斗
    ドキュメントマネージャ(メカ） 常盤彩
    エレキ 近藤芳宣
    エレキ 大野裕之
    ソフト 佐藤聡
    メカ 鈴木隆行
    メカ 服部修久
    ソフト フレディー
    エレキ 山本悟

    6. 開発工程

    開発工程表（WBS図のコード番号,作業の名称、担当者、期間）
    システム試験仕様書 作業名称 担当者 期間
    01-01-01 赤外線センサの調査 鈴木 98/11/19
    01-01-02 超音波センサの調査 近藤 98/11/19
    01-01-03 タッチセンサの調査 常盤 98/11/19
    01-01-04 ロータリーエンコーダの調査 常盤 98/11/19
    01-01-05 PWMの調査 佐藤 98/11/19
    01-01-06 I/Osubボードの調査 大野 98/11/19
    01-01-07 I/Oボードの調査 大野 98/11/19
    01-01-08 VMEラックの調査 山本 98/11/19
    01-01-09 CPUボードの調査 服部 98/11/19
    01-01-10 ソフトウェアの調査 江本 98/11/19
    01-01-20 システム案作成 江本 98/11/19
    01-01-21 システム分析 フレディー 98/11/19
    01-02 システム計画書作成 大野、佐藤 98/11/19
    02-01-01 システム基本機能の検討 鈴木 98/12/17
    02-01-02 走行制御の実現に関する検討 山本 98/12/17
    02-01-03 システムの動作モードに関する検討 服部 98/12/17
    02-01-04 赤外線センサの調査 鈴木 98/12/15
    02-01-05 超音波センサの調査 近藤 98/12/15
    02-01-06 タッチセンサの調査 常盤 98/12/15
    02-01-07 ロータリーエンコーダの調査 常盤 98/12/15
    02-01-08 PWMの調査 佐藤 98/12/15
    02-01-09 I/Osubボードの調査 大野 98/12/15
    02-01-10 I/Oボードの調査 大野 98/12/15
    02-01-11 VMEラックの調査 山本 98/12/15
    02-01-12 CPUボードの調査 服部 98/12/15
    02-01-13 ソフトウェアの調査 江本 98/12/15
    02-02-01 メカニクス基本設計検討 鈴木、常盤、服部 99/02/16
    02-02-02 メカニクス基本設計書作成 服部 99/02/16
    02-02-03 エレクトロニクス基本設計検討 大野、近藤、山本 99/02/16
    02-02-04 エレクトロニクス基本設計書作成 近藤 99/02/16
    02-02-05 ソフトウェア基本設計検討 佐藤、江本、フレディー 99/02/16
    02-02-06 ソフトウェア基本設計書作成 江本 99/02/16
    02-03-01 システム試験仕様書検討 江本、常盤、近藤 (99/02/16)
    02-03-02 システム試験仕様書作成 江本 (99/02/16)
    03-01 メカニクス詳細設計書作成 常盤、服部、鈴木 99/05/18
    03-02 エレクトロニクス詳細設計書作成 近藤、大野、山本 99/05/18
    03-03 ソフトウェア詳細設計書作成 江本、佐藤、フレディー 99/05/18
    04-01 メカニクス設計 常盤、服部、鈴木 99/06/25
    04-02 エレクトロニクス設計 近藤、大野、山本 99/06/25
    04-03 ソフトウェア設計 江本、佐藤、フレディー 99/06/25
    05-01-01 メカニクスサブシステム作成 常盤、服部、鈴木 99/09/03
    05-01-02 メカニクスサブシステム試験 常盤、服部、鈴木 99/09/03
    05-02-01 エレクトロニクスサブシステム作成 近藤、大野、山本 99/09/03
    05-02-02 エレクトロニクスサブシステム試験 近藤、大野、山本 99/09/03
    05-03-01 ソフトウェアサブシステム作成 江本、佐藤、フレディー 99/09/03  (99/07/06)
    05-03-02 ソフトウェアサブシステム試験 江本、佐藤、フレディー 99/09/03  (99/07/06)
    06-01 システム改善計画 全員 99/09/03
    06-02 改良設計 全員 99/09/03
    注）複数人が割り当てられている仕事については、先頭に名前の書かれている者が、ドキュメントを作成すること。

    関連文書