目次 MIRS1902 管理台帳 標準機製作報告 報告会資料


名称 MIRS1902 標準機製作報告書
番号 MIRS1902-REPT-0001


版数 最終更新日 作成者 承認者 改訂記事
B01 2019.09.24 藤森 元太, 露木 大雅 第2版

1. はじめに

本ドキュメントは2019年5月24日に行われたMIRS1902の統合試験までの作業報告書である.
また, MIRS1902 標準機製作報告会プレゼン資料 より2019年6月14日の報告会で使用した資料を閲覧できる.

2. 製作手順

標準機製作における作業手順を示す.

  • 2.1. Arduinoのセットアップ
  • 2.2. Raspberry Piのセットアップ
  • 2.3. 電源ボードの製作
  • 2.4. バッテリーホルダーの製作
  • 2.5. 標準機の組み立て


    • 2.1. Arduinoのセットアップ

    MIRSMG4D-SYST-0003 Arduino のセットアップとデバイス接続 に従い,ユニバーサル基板実装を行った.

    使用したピンをTable.1に示す. 完成した基板の部品面をFig.1, はんだ面をFig.2に示す. また, Fig.1にはピンの名前を示す.
    Table.1 使用ピン一覧
    ピン番号 接続デバイス IN/OUT 備考
    2 左エンコーダ
    (A層)    		 IN プルアップ, 割り込み (CHANGE)
    3 右エンコーダ
    (A層)    		 IN プルアップ, 割り込み (CHANGE)
    4 左エンコーダ
    (B層)    		 IN プルアップ
    7 右エンコーダ
    (B層)    		 IN プルアップ
    8 左モータ (DIR) OUT
    9 右モータ (PWM) OUT PWM
    11 左モータ (PWM) OUT PWM
    12 左モータ (DIR) OUT
    A5 (19) バッテリー電圧 IN 抵抗分圧により1/2倍値を入力



    Fig.1 Arduino UNO用 ユニバーサル基板 (部品面)


    Fig.2 Arduino UNO用 ユニバーサル基板 (はんだ面)

    2.2. Raspberry Piのセットアップ

    MIRSMG4D-SYST-0004 Raspberry Pi のセットアップとデバイス接続 に従い, ユニバーサル基板に20ピン×2列のピンソケット, 信号線,ハウジング, ICソケットの基板実装を行った.

    完成した基板の部品面をFig.3に, はんだ面をFig.4に示す.


    Fig.3 Raspberry Pi用ユニバーサル基板 (部品面)


    Fig.4 Raspberry Pi用ユニバーサル基板 (はんだ面)

    2.3. 電源ボードの製作

    MIRSMG4D-SYST-0005 駆動系電源ボード に従い,駆動用電源ボードの実装を行った.

    完成した電源ボードの部品面をFig.5に, はんだ面をFig.6に示す.


    Fig.5 電源ボード (部品面)


    Fig.6 電源ボード (はんだ面)

    2.4. バッテリーホルダーの製作

    SolidWorksを使用してモーターマウント・モーターサポートマウントを作成した. モーターマウントについてはモーターサポートマウントとほぼ同様の工夫をしたため, 省略する.

    駆動用モーターマウントサポートについてCADで作成した製品をFig.7に, 製品の図面をFig.8に示す.


    Fig.7 モーターサポートマウント


    Fig.8 モーターサポートマウントの図面

    2.5. 標準機の組み立て

    標準機の組み立ては,
    MIRSMG4D-MECH-0003 MIRSMG4D 標準機組み立て手順書に従い行った.

    また,標準機のメカニクスの解説については,
    MIRSMG4D-MECH-0001 MIRSMG4D標準機メカニクス解説を参照し,
    標準機のメカニクスの詳細設計書については,
    MIRSMG4D-MECH-0002 MIRSMG4D 標準機メカニクス詳細設計書を参照した.

    使用部品をtable.2に示す.
    　　 　　 　 　　　　　 　　　　　
    Table.2 部品一覧
    名称部品コード 個数 材質 備考
    上段シャーシ MIRGMG4S_UC 1枚 アクリル板拡張部
    中段シャーシ MIRGMG4S_MC 1枚 アクリル板制御部
    下段シャーシ MIRGMG4S_LC 1枚 アルミ板 駆動部・標準のものには電源ボード固定穴がないので注意
    短支柱 MIRGMG4S_SP 4本 アクリル棒下段・中段接続用
    長支柱 MIRGMG4S_LP 4本 アルミ棒下段・上段接続用
    タイヤホイール MIRGMG4S_TW 2個 ABS樹脂
    モータマウント MIRGMG4S_MM 2個 ABS樹脂
    モータマウントサポート MIRGMG4S_MS 2個 ABS樹脂
    制御用バッテリーホルダー MIRGMG4S_CH 1個 ABS樹脂
    駆動用バッテリーホルダー MIRGMG4S_DH 4個 ABS樹脂
    超音波センサマウント MIRGMG4S_UM 2個 ABS樹脂 オプション
    製作過程, 完成した機体をFig.9からFig.11に示す.


    Fig.9 モーター取り付け


    Fig.10 制御基盤取り付け


    Fig.11 完成した標準機機体

    3. 試験

    3.1.　Arduino単体試験

    3.1.1. 試験方法

    Arduinoの単体試験は MIRSMG4D-SYST-0007 Arduino単体での動作試験 の内容に沿って行う.

    3.1.2. 試験結果

    この試験の結果をFig.12に示す.


    Fig.12 Arduino単体試験

    3.2. Raspberry Pi単体試験

    Raspberry Piの単体動作試験は MIRSMG4D-SYST-0008 Raspberry Piでの動作試験 の内容に沿って行う.

    3.2.1. 試験方法

    3.2.1.1. 超音波センサ動作試験

    白色超音波センサ, 青色超音波センサが検出できる距離の最大値, 最小値を確認する.
    最大値と最小値の範囲内で実際の距離を10[cm]ずつ変更し, それぞれの超音波センサの表示距離を10回確認したときの最大値, 最小値を測定する. 測定値が不安定になったところで, 測定不能と判断し, 実験を終了する.

    3.2.1.2. USBカメラ, タッチセンサ動作試験

    カメラが動作し, かつ映像が映ることを確認する.
    USBカメラを用いて, 画像キャプチャが実行できることを確認する.
    タッチセンサによるON, OFFの認識ができることを確認する.

    3.2.1.3. 数字認識実行試験

    MIRS2015で使用した数字ボードの認識ができることを確認する.
    また数字ボードの距離を変更して, カメラが認識できる距離の最小値と最大値を確認する.
    数字ボードの距離は5[cm]ごと変更し, それぞれ10回の判定をもって認識可能と判断する.

    3.2.2. 試験結果

    動作確認の際に, 超音波センサの右側の値が表示されなかったが, これは配線の誤りが原因だった為, 配線し直した.
    その他は全て正常に動作した.

    3.2.2.1. 超音波センサ動作試験結果

    ①の実験において、白マウントにつけた超音波センサが測定可能である距離の最小値が17[cm], 最大値が240[cm], 青マウントにつけた超音波センサ測定可能である距離の最小値が17[cm], 最大値が150[cm]であった.
    超音波センサの測定結果をTable4に, 実際の距離と白マウントにつけた超音波センサの測定値との差の関係を示したグラフをFig.13に, 実際の距離と青マウントにつけた超音波センサの測定値との差の関係を示したグラフをFig.14に示す.

    3.2.2.2. USBカメラ, タッチセンサ動作試験

    実験の結果をTable3に示す.

    3.2.2.3. 数字認識実行試験

    カメラが測定可能である距離の最小値が100[cm], 最大値が375[cm]であった.
    Fig15からFig18にそれぞれ50, 100, 375, 500[cm]の時のキャプチャ画像を示す.
    ただし, 表内における評価は標準機の性能の確認の意味であり, 誤差は今後のMIRS開発における目安となる値である.


    Fig.13 超音波センサ（白）精度


    Fig.14 超音波センサ（青）精度

    Table3 Raspberry Pi単体試験結果
    試験内容 試験者 結果 評価(良好・適・不適) 備考
    USBカメラ動作試験 芹澤零士
    飯尾成輝     		ディスプレイ上に映像が映った 良好
    USBカメラ画像キャプチャ実行試験 芹澤零士
    飯尾成輝     		実行の数秒後にUSBカメラが動作しキャプチャが実行された 良好
    タッチセンサ実行試験 芹澤零士
    飯尾成輝     		タッチセンサが押されているときは0，押されていないときは1を返した 良好 タッチセンサの接続場所を変えると，結果の表示場所も変わった


    Fig.15 数字認識 (50)


    Fig.16 数字認識 (100)


    Fig.17 数字認識 (375)


    Fig.18 数字認識 (500)



    3.4. 標準機統合試験

    標準機統合試験は MIRSMG4D-SYST-0009 標準機統合試験 の内容に沿って行う.
    以降, 使用するモータのギア比は1:19である.

    3.4.1. 試験方法

    3.4.1.1. 直進走行試験

    Pゲイン=30, Iゲイン=0.25, Dゲイン=50と走行速度50[cm/s]を与え, 300[cm]を目標値とした時の走行時間[s]と実際の走行距離[cm]と左右のずれ[cm]を20回計測し, その平均値を求める. また, 左右のずれは, 進行方向に対して左を正の方向とする．
    試験場所はクリエイティブラボ床とする.

    3.4.1.2. 回転動作試験

    Pゲイン=5と回転速度180[deg/s], 回転角度3600[deg]を与え, 回転時間[s]と実際の回転角度[deg]を20回測定し, その平均値を求める.