MIRS2102-SOFT-0001 ソフト詳細設計書

名称	MIRS2102ソフトウェア詳細設計書
番号	MIRS2102-SOFT-0001

版数	最終更新日	作成	承認	改訂記事
A01	2021.11.12	小河智摩,田中萌葉		初版
A02	2022.1.14	熊切雄之助,田中萌葉	香川真人	第2版

1.ドキュメント概要

本ドキュメントはMIRS2102のソフトウェアの詳細設計書である。

2.機能概要

基本機能を表1に示す。

表1 機能概要

機能	目的	詳細	記述言語
衝突回避	障害物との衝突を回避するため	超音波センサで前方の障害物との距離を測り衝突を回避する	C
画像認識	区画設定用マーカーを検知するため	既存のカスケードファイルを用いてカメラの映像からマーカーを認識する	Python
除草機能	除草機能を実現するため	除草用モータの回転方向を周期的に切り替え除草剤を撒く	Arduino
播種機能	播種機能を実現するため	播種用モータの回転方向を周期的に切り替え種を撒く	Arduino
webアプリとの連携機能	ユーザーにFUTABAの動作を制御させるため	webアプリからの入力を受け取り、それに沿った動作をする	JavaScript,HTML,CSS

3.モジュール構成

各機能実現のためのモジュール構成を以下に示す。

3.1Arduinoモジュール構成

Arduinoのモジュール構成図を図1に示す。また、これらのモジュールの詳細を表2に示す。
黄色で示されているものが既存モジュールで、一部変更するモジュールには斜線を引いてある。

図1 Arduinoモジュール構成図

表2 Arduino　新規、変更モジュール一覧

モジュール名	概要
Slave	各種の処理の実行を行う
weeding	除草用モータの制御を行う
planting	播種用モータの制御を行う

3.2RaspberryPiモジュール構成

RaspberrPiにはメイン処理用のC言語プログラムと画像認識用のPythonプログラムを実装する。

3.2.1C言語モジュール構成

C言語プログラムのモジュール構成図を図2に示す。また、図2のモジュールの概要を表3に示す。

図2 C言語モジュール構成図

表3 C言語新規、変更モジュール

モジュール名	概要
Pilot	初期操作およびプログラム全体の制御を行う
request	Arduinoへの命令を行う
arduino	Arduinoとのシリアル通信を行う

3.2.2Pythonモジュール構成

Pythonプログラムのモジュール構成図を図3に示す。また、図3のモジュールの概要を表4に示す。

図3 Pythonモジュール構成図

表4 Python新規モジュール

モジュール名	概要
camera_reco	OpenCVを利用した画像認識によりマーカーの検知を行う
fire	webアプリとの通信を行うために、Firebaseにデータの送受信を行う

4.フローチャート

動作フローチャートを図4に示す。図中の指定距離1および指定距離2は以下のように定義する。
・MIRSと障害物との距離が指定距離2より近い場合、方向転換を行う。
・MIRSと障害物との距離が指定距離1より近い場合、回避行動を行う。
また、指定方向はループカウンタの変数iと対応して決定される。対応関係を表4に示す。

表5 指定方向とカウンタ変数の対応

i	1	2	3	4
指定方向	左	右	右	左

図4 フローチャート

5.アプリ概要

5.1.アプリケーションの機能概要

webアプリケーションを使用し、ユーザーがFUTABAを操作する。

機能概要を以下の表6に示す。

表6 アプリケーションの機能概要

機能	目的	詳細
ログイン機能	ログインした人だけが播種、除草機能を使用できるようにするため	firebaseを用いてパスワードを設定し、ログイン画面にてパスワードを打つとログインができる
播種、除草機能	アプリケーションから播種、除草の指令を出すため	firebaseを用いて、アプリケーションの種まき、除草ボタンを押すとfutabaが動く
適切なpH表示機能	選択した野菜の適正pHを表示するため	htmlのselectを用いて野菜を選択し、その選択した野菜をjavascriptで判定。それぞれの野菜に応じてpHを表示する
栽培時期の表示機能	選択した野菜の栽培時期を文字で簡単にユーザーに伝えるため	野菜を選択した日時を取得し、それと野菜の栽培時期を用いて表示する