沼津高専 電子制御工学科
MIRS0201 開発完了報告書
MIRS0201-DSGN-0011
改訂記録
版数 作成日 作成者 承認 改訂内容
A01 2004.02.25 今村昌幸, 内海昭則, 鈴木友也 高畑 初版
A02 2004.03.01 高畑祐太 今村 サブシステム試験、DMより、関連ドキュメントを追加

目次
  1. はじめに
  2. 開発過程
    1. 3年次
    2. 4年次
  3. 試験結果
    1. サブシステム試験
    2. プレ競技会
    3. 競技会
  4. 作業工数分析
  5. 問題点の発生と分析
    1. メカニクス
    2. エレクトロニクス
    3. ソフトウェア
  6. まとめ
  7. マネージャーより
  8. ドキュメントマネージャーより

  1. はじめに これはMIRS0201 の開発完了を示し、これまでの作業過程、作業工数を分析したものである。

  2. 開発過程 以下に開発計画と対比させた開発過程を示す。

    1. 3年次
        開発項目 開始(計画) 開始(作業) 終了(計画) 終了(作業)
        行動計画検討・決定 2002/10/23 2002/11/26 2002/10/23 2002/11/26
        技術調査 2002/12/10 200/12/17 2002/12/11 2002/12/18
        基本設計 2002/12/18 2003/02/12 2003/01/18 2003/02/12
    2. 4年次
        開発項目 開始(計画) 開始(作業) 終了(計画) 終了(作業)
        詳細設計書(メカ) 2003/04/25 2003/04/22 2003/05/30 2003/06/22
        詳細設計書(エレキ) 2003/04/25 2003/04/22 2003/05/30 2003/06/10
        詳細設計書(ソフト) 2003/04/25 2003/04/22 2003/05/30 2003/06/17
        製造仕様書 2003/05/30 2003/07/01 2003/06/27 2003/07/08
        製造(メカ) 2003/07/01 2003/07/14 2003/09/01 2004/01/25
        製造(エレキ) 2003/07/01 2003/06/13 2003/09/01 2004/01/22
        製造(ソフト) 2003/06/27 2003/06/13 2003/12/19 2004/01/31
        改善設計,改善(メカ) 2003/11/07 -- 2004/02/01 --
        改善設計,改善(エレキ) 2003/11/07 -- 2004/02/10 --
        改善設計,改善(ソフト) 2003/11/07 2004/02/01 2004/02/05 2004/02/06

    以上が開発計画と実際の開発用状況を比較した結果である。計画と実際の作業がかなりずれてしまった。
    特に、メカの指南車とアームの製造、赤外線センサで番号を識別できるようになるまでに時間がかかってしまった。
    その結果、全体に遅れが出てしまい、完成はしたものの改善設計などに時間をかけることができなかった。。
    計画したとおりに作業を進めることが大変であることが分かった。

  3. 試験結果

    1. サブシステム試験

      以下のドキュメントを参考とする。

      • MIRS0201 ドータボード試験報告書(MIRS0201-ELEC-1106
      • MIRS0201 電源ボード試験報告書(MIRS0201-ELEC-1306
      • MIRS0201 モータパワー制御ボード試験報告書(MIRS0201-ELEC-1406
      • MIRS0201 アーム用モータ制御ボード試験報告書(MIRS0201-ELEC-1506
      • MIRS0201 超音波センサボード試験報告書(MIRS0201-ELEC-1606
      • MIRS0201 赤外線センサボード試験報告書(MIRS0201-ELEC-1706
      • MIRS0201 白線センサ試験報告書(MIRS0201-ELEC-1803
      • MIRS0201 タッチセンサ試験報告書(MIRS0201-ELEC-1903
      • MIRS0201 FPGAボード-液晶ディスプレイ ケーブル試験報告書(MIRS0201-ELEC-2003
      • MIRS0201 ドータボード-超音波センサボード ケーブル試験報告書(MIRS0201-ELEC-2013
      • MIRS0201 ドータボード-赤外線センサボード ケーブル試験報告書(MIRS0201-ELEC-2023
      • MIRS0201 ドータボード-白線センサ ケーブル試験報告書(MIRS0201-ELEC-2033
      • MIRS0201 ドータボード-タッチセンサ ケーブル試験報告書MIRS0201-ELEC-2043
      • MIRS0201 ドータボード-ロータリーエンコーダ ケーブル試験報告書(MIRS0201-ELEC-2053
      • MIRS0201 ドータボード-電源ボード ケーブル試験報告書(MIRS0201-ELEC-2063
      • MIRS0201 ドータボード-モータパワー制御ボード ケーブル試験報告書(MIRS0201-ELEC-2073
      • MIRS0201 ドータボード-アーム用モータ制御ボード ケーブル試験報告書(MIRS0201-ELEC-2083
      • MIRS0201 モータパワー制御ボード-電源ボード ケーブル試験報告書(MIRS0201-ELEC-2093
      • MIRS0201 モータパワー制御ボード-モータ ケーブル試験報告書(MIRS0201-ELEC-2103
      • MIRS0201 電源ボード-バッテリ ケーブル試験報告書(MIRS0201-ELEC-2133
      • MIRS0201 電源ボード-バックプレーン ケーブル試験報告書(MIRS0201-ELEC-2143
      • MIRS0201 システム統合試験報告書(MIRS0201-DSGN-0009


    2. プレ競技会

      • 2002/12/19
          競技場を走行することはできたが、スタート時に駆動系のスイッチを押し忘れため、プログラムが途中から始まってしまった。
          このとき、まだ赤外線を読み取れる状況ではなかった。
    3. 競技会

      • 2004/02/06(MIRS2002 競技会)

        MIRS2001 競技会のポスト数は4つでした。
        試技 1回目 2回目 合計 順位
        獲得順序 (獲得ポイント) タイム 獲得順序 (獲得ポイント) タイム 獲得順序 (獲得ポイント) タイム 獲得ポイント タイム
        1班 棄権(0 point) 5分00秒 1→2 (6 point) 5分00秒 1→2 (6 point) 5分00秒 12 10分00秒 1

        試技では、スタート位置の黒いビニールテープを白線センサが検知してしまい、意味不明の動作をしたため棄権しました。
        しかし、白線センサの感度を調節することで問題は解決しました。(1つは感度を最低にしても動作してしまうため使わないことにしました。)
        本競技では見事優勝を勝ち取りました。

  4. 作業工数分析

      開発項目 工数(h)
      メカ(3人) 001.調査、学習 18.5
      002.システム開発計画立案 3.0
      003.基本設計 25.5
      004.詳細設計 89.5
      005.製造 745.5
      006.サブシステム試験 0.0
      007.システム試験 0.0
      008.改善設計 0.0
      009.ドキュメント整備 21.0
      010.ミーティング 9.0
      011.その他 73.0
      メカニクス合計
      715.0
      エレキ(3人) 001.調査、学習 27.5
      002.システム開発計画立案 0.0
      003.基本設計 0.0
      004.詳細設計 73.0
      005.製造 346.0
      006.サブシステム試験 13.5
      007.システム試験 6.5
      008.改善設計 0.0
      009.ドキュメント整備 32.0
      010.ミーティング 6.0
      011.その他 103.5
      エレクトロニクス合計
      608.0
      ソフト(3人) 001.調査、学習 18.5
      002.システム開発計画立案 46.5
      003.基本設計 0.0
      004.詳細設計 93.0
      005.製造 625.2
      006.サブシステム試験 180.0
      007.システム試験 7.0
      008.改善設計 38.5
      009.ドキュメント整備 38.0
      010.ミーティング 28.0
      011.その他 109.5
      ソフトウェア合計
      1143.2
      全部門合計
      2466.2

  5. 問題点の発生と分析

    1. メカニクス

        
      問題点
      原因
      解決策
      1 シャーシが3mmだった
      製造仕様書どおりに作成しなかったため
      5mmの塩ビ板で作り直したが、ギアがうまくかみ合わなかったので、3mmをそのまま利用した
      2 アームが動かなかった
      モータのパワー不足
      新しい獲得方法を考えた(回転して、本体の角でポスト獲得するようにした)
      3 指南車を搭載するとミルス本体が動かなくなった
      ギアの重量が許容範囲を超えていたため
      指南車をあきらめた
      4 ドータボードをFPGAボードに搭載すると、指南車部と接触してしまった
      エレキとの連携ミス
      ドータボードを削り直した。
      5MIRS本体底面部のナットがよくはずれた
      MIRS本体の車高が低く、既存のナットでは競技場に接してしまい、塩ビ板を用い自作で薄いナットを作成したため
      しっかり取り付け、定期的に確認するようにした。
      6 デフギアとシャフトが空回りした
      シャフトにつけた溝とギアをかみ合わせていたが、シャフトの溝が磨り減ってしまい、デフギアとシャフトとでから回ってしまった
      シャフトを入念に何度も作り直して、空回りしないようにした

    2. エレクトロニクス

      問題点 原因 解決策
      1 アームのモータが回らない AMCボードとドータボードのGNDがケーブルで接続されていなかった為。 AMCボードとドータボードを新しいものに作り変えてGNDを接続した。
      2 “0201isaio03”以降うまくダウンロードできない 不明 一旦“0201isaio02”をダウンロードしてから“0201isaioXX”をダウンロードした。
      3 白線センサとケーブルの接続部分がよく取れた コネクタを使わずにボードにケーブルを直付けしてある為。 その都度はんだ付けしなおした。
      4 超音波センサの示す値がおかしい FPGA回路データにおいて、U_TIMEのドータボードへのピン配置が間違っていた為。 FPGA回路データでピン配置を直した。
      5 センサ全てが動かない FPGAボードのGND線が1ヶ所切れていた為。 長澤先生のご指導のもとジャンパ線を使って修理した。
      6 電源が入らなくなった 指でGNDとVccを短絡してしまった為。 ジャンパ線でつないで修理すると共に、電源ボードの裏面に塩ビ板をはってショートしないようにした。
      7 ロータリーエンコーダの示す値がおかしい ロータリーエンコーダとドータボードをつなぐケーブルがロータリーエンコーダのコネクタ付近で断線していた為。 コネクタの一部分を削り、ターミナルとビニールテープを用いて強引に接続した。
      8 MIRSに触れると電源が切れる 電源ボードとISAラックをつなぐケーブルが、電源ボード側のコネクタの部分で断線しかかっていた為。 ケーブルを少し短く切り、コネクタを付け替えた。
      9 白線センサが壊れた VccとGNDを逆につないだ為。 新しいものに交換した。
      10 タッチセンサの反応が悪い はんだ付け不良? はんだを全てとってから、はんだ付けしなおした。
      11 MIRSにドータボードがのらない メカとの連携ミスの為。 ドータボードの回路に関係ない一部分(約5mm)を削りビニールテープをまいた。
      12 電源が定期的におちる 不明 いつの間にか直ってしまった。
      13 アームが動かない アーム自体がかなり重く、レール上も滑らかに動かなかったのでFA-130ではトルク不足の為。 様々なモータに変えて動かそうと試みたが、結局動く気配が全く見られなかったのでアームをあきらめ、新しいポスト獲得方法を考えた。
      14 赤外線センサが感知しない VoutとVccの配線が逆になっていた為。 配線を正しく直した。
      15 競技会当日、黒のビニールテープに白線センサが反応してしまう 白線センサの感度が良すぎた為。 4つある白線センサのうち3つの白線センサは可変抵抗を調整することで黒のビニールテープには反応しなくなったが、1つの白線センサは黒のビニールテープでふさいで使えないようにした。

    3. ソフトウェア
         
      問題点 原因 解決策
      1 開発用PCの故障 開発用PCの電源部が故障していた為 他のPCと電源を交換した
      2 開発用PCが起動中に停止する 不明 OSの再インストール
      3 FlashメモリにOSがインストールできない 一般に配布されたメモリが他の班のものと異なっていた為 新しいメモリをもらい、それを利用した
      4 勝手に再起動されてしまう 電源ボードにジャンパ線が多く電源ボードの動作が安定していなかったため アーム用の電源を使用しなくなったので、無駄な個所を削り、電源ボードを作り直した。電源ボードの裏面に塩ビ板を張りショートを防いだ
      5 直進できない 直進用のモータのみを動かしているにもかかわらず、回転用のモータが回ってしまっていた為 直進時には回転用モータのロータリーエンコーダがカウントをはじめたら、その方向とは逆方向にモータをまわし、補正を行うようにした。
      6 ポストのコードが読み取れない エレキの送る回路データのファイルが間違っていたのと、信号ビットの認識がソフトとエレキで異なっていたため 150Hの1ビット目から13ビット目に信号を移すことで対応した(FPGAの間違いにあわせて修正した)
      7 ポスト周回中にポストのコードが読み取れない 赤外線のコードを読み取る際に使用したスリープの時間が短すぎたため スリープの時間を長くすることで対応した
      8 ポスト周り回転ができない 回転用と直進用のモータの回転を一定にすると、直進モータの影響がどんどん強くなり円軌道からずれてしまった為 ポスト周りを直進的に多角形を描くようにして進み、回転用と直進用のモータの回転を逐次調べて、そこから回転用モータのDuty比を決定した。そして一回の補正あたりに進む距離を最小にして滑らかに回るようにした
      9 ポスト周り回転中にポストにぶつかってしまう 駆動部のギアの調子がよくない為 新たに本体横にタッチセンサを設け、センサが反応したら補正をかけるようにした
      10 白線センサで黒ビニールテープを検知してしまう(競技会当日) 黒ビニールテープによる反射光を白線だと感知したため、また、センサの感度が強かったため 白線センサの感度を最低にして解決したが、それでも反応してしまう白線センサは受光部にテープを張ることで使用不可能にした
      11 タッチセンサのついていない個所でポストにぶつかる 搭載できるタッチセンサの個数に限界ができてしまったため 動作中にロータリーエンコーダの増加分が0になったら回避するようにした。
      12 自己回転(hosei1.c)で回転が止まらない 補正を厳しくかけすぎたため 補正をゆるくすることで対応した
      13 左右にポストがあると抜けられない 左右にポストがあると行動が無限ループに入ってしまうため 片方を無視しながらもう片方を検索してポストを見つけたら、そのポスト番号を調べた後左右の超音波が反応しなくなるまで進んでから、左右のポストの検索を再開した
      14 ネットワークにつながらない。 回路データを取り替えると、ネットワークが利用できるようなったので、回路データに問題があった為 ネットワークが使える回路データをFPGAにダウンロードし直すようにした。ネットワークを使うたびに回路データを取り替えなければならず無駄に時間がかかった

  6. まとめ

    メカ、エレキ、ソフトでそれぞれ問題点はありましたが、全体的な問題点はやはり、計画と実際の作業のずれだったと思います。計画の段階では、まだ分からない問題点が作業をしていく中でたくさん出てきて、時間がかかってしまいました。理想は計画の段階から問題を作らないことですが、出来るだけ迅速に問題を解決することも大事な気がしました。一班の場合はいつもぎりぎりということが多かったので、早い段階から取り組むことが必要だったと思います。また、計画していた、アーム、指南車に関しては、なんとかして実現したかったのですが、最終的にはあきらめなければならず残念でした。

    メカニクス:

      まずシャーシの制作過程で本来なら5mm塩ビ板を使用するつもりだったけれど、班員の間違いから3mmの塩ビ板でシャーシを作ってしまった。他のパーツと組み合わせていく過程で薄々シャーシが薄いのではないかということには気づいていたけれど、あえて無視して3mmのシャーシで制作を続行した。が、それが功を奏した(?)のかどうかはわからないけれど後々よい結果につながってよかったと思う。駆動部を作り終わって気づいたことは実は5mmでシャーシを制作していたらキャスタやナットなどのシャーシの下部にはみ出す部分をこすってしまうということだった。3mmでなかったらどうなっていたことやら。アーム部分はかなり時間をかけて作ったのだけれど結果的にアームの動きの堅さや、モーターのパワー不足などの要素が絡み合って諦めなければならなかったのは残念だった。指南車もそれ自体の重量やギアの噛み合わせの悪さから諦めてしまったのも残念だった。ISAラックもエレキとの連携ミスでドーターボードが載らないということがあった。そこはうまく直したけれどMIRS0201は全体的に不格好であると思った。特にメカは常に期日ギリギリで作業を行っていたので、最悪ビニールテープで留めてあるところもあった。もっと時間に余裕をもって作業を行えればMIRSの完成度も高くなってよかったのになぁ、と思った。

    エレクトロニクス:

      各ケーブル、ボードごとに問題点が多かった気がする。また、ドキュメントの作成も遅れていた。ケーブル類がまとまっておらず、各センサにつながる線がよく切れた。まとめるためにテープを使ったので見た目が悪くなってしまった。競技直前になって白線センサの感度がよすぎて黒のテープにも反応することがわかり、調整したものの四個のうち一つは直せずその一つは使わないまま競技に挑んだ。白線の外に出なくて良かった。ドータボードはメカの関係で一度削りなおしたが問題が少なくて良かった。 FPGAボードはとりかかりが遅く、ソフトに迷惑をかけてしまった。他班の人に聞きながらだったので他班にも迷惑をかけてしまった。FPGAボードが焼けてしまったこともあった。アームのために電源ボードを作成しなおしたり、アーム用のモータを制御するボードを作ったりしたが、電源ボードは調子が悪くソフトの操作中に何度も電源が落ちた。これはソフトの作業を遅らせる原因の一つになってしまった。また、アームは使わないことになった。これはメカ的な重量の問題と、エレキの問題としてアームを動かすモータが動かなかったことによる。 FPGAの回路を扱っているとき以外、ソフトやメカと連携があまりなかった気がする。全体的にもっと早くからとりくむこと、ケーブルもドキュメントもまとめることが大切だったと思う。
      1班エレキは何をやるにも遅くて一時はどうなることかと思いましたが、他の班の人の協力もあってなんとか動くMIRSのを造ることができました。1班のソフト、メカの皆さん、他の班の手伝ってくださった皆さん、ご迷惑をお掛けしてほんとにすみませんでした。

    ソフトウェア:

      ソフトウェアの担当にはなってみたものの、3人ともC言語やRTLinuxの知識は授業でやったこと以外にまったくなく、本格的に作業に取り掛かるまでにかなり時間がかかってしまった。そのうえ、メカやエレキの作業の遅れも重なって、MIRSが統合された形でのプログラムを実行させる時間があまりに短かった気がします。また、開発用のPCの電源の不調、FlushメモリにOSがインストールできない、電源ボードの不調による再起動などにより、プログラム作成以前の問題でも悩まされました。はじめのうちはRTLinuxの勉強からはじめ、ほとんど試行錯誤の繰り返しで、各センサや駆動系の試験からはじめ、プログラム作成のこつをつかめるようになりました。プログラムを作成し、頑張ってエラーを消して、コンパイルに成功しても、実機では動作しないことは幾度となくありましたが、何度も繰り返すうちに、プログラムのどこが原因で動かないのかが分かるようになりました。1班のミルスは駆動方法が従来のものとは違い、直進や回転の特性をつかむのもプログラムを変えては試し、変えては試しの繰り返しでした。プログラム作成にあたりエレキとの連携も必要であり、また、一人でプログラムを作成するときには考えなかったコメント文の重要性も分かった気がします。MIRSを通じていい勉強になりました。結果に関していえば、ほとんど時間がない中でプログラムを作成したにもかかわらず、優勝できよかったと思います。しかし、完全なプログラムではなく、多少原因不明のエラーもあったので、もう少し時間に余裕を持って取り組めたらよかったと思います。

  7. マネージャーより
      MIRS0201のメンバーの皆さんお疲れ様でした。やっとのことでしたが、競技会に参加できてよかったです。
      競技会での結果はなんと見事に優勝しました。これはみんなの頑張りがあったからだと思います。
      一年半前、メンバーが決まったとき誰もが思ったことは、一班には専門的な知識を持った人が誰もいないということだったと思います。しかし決まってしまったものは決まってしまったもの一班のメンバーで頑張るしかなかったのです。
      とりあえず、一班のミルスは波乱万丈とでもいうべきMIRSでした。まずはじめにシステム統合試験合格がだいぶ伸びてしまったこと、ネットワークが思うようにつかえない、赤外線センサでなかなか番号識別ができない、プレ競技会では駆動系と超音波センサの使用がやっと、計画していたアームが動かない、指南車を搭載するとMIRS本体が動くことすらしない、競技会前前日でのギアとシャフトの空回り(さすがにこのときはあきらめようと思いました)。極めつけは試技のとき、黒ビニールテープを白線と勘違いして、検知してしまったい意味不明にもその場で回転しだしてしまいました。さすがにびっくりしましたが、白線センサの感度を下げることで対応できました。しかし、本競技会では最後の頑張りの成果もあって見事に優勝できました。頼りないマネージャーだったかもしれませんが、文句を言いながらも、頼んだ仕事をやってくれたみんな、ありがとう。頑張った人も、力を発揮できなかった人もいますが、なんらかの形で一班のMIRS"Van Nistelbooy"の完成に貢献してくれたと思います。長いようで短かった1年半、本当にありがとうございました。

  8. ドキュメントマネージャーより
      軽い気持ちでD.Mという役職を引き受けてしまったが、実際D.Mはかなりたいへんでした。とくにテスト前はドキュメントのアップや整理でエレキの仕事にはほとんど手をつけられない状態でした。ドキュメントをアップする前に不備がないかをチェックせずに機械的にアップすることが多かったので、最後の最後に大量のリンク切れ等のトラブルが多く発生し班員に迷惑をかけてしまったので反省しています。

関連ドキュメント
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