-目次-

1. システム概要
2. 機能・性能
3. システム構成
3.1. メカニクス
3.2. エレクトロニクス
3.3. ソフトウェア
4. 開発工程表
5. 購入物品一覧

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1. システム概要

mirs2201（以下としょかえる）は図書館の本を元の位置まで戻すロボットである。このロボットは、「図書館＋かえる」がコンセプトの本返却ロボットである。 自動で重たい本の仕分けを行い、運ぶ手間を減らして図書館司書の仕事を軽減する。

2. 機能・性能

としょかえるは以下の機能・性能を備えている。
・バーコードの読み取り
司書が、返却された本のデータを読み取るための機能。図書館システムとの連携が可能なら取り付けない。
・本の仕分け
蛇腹構造の側面にLEDを付ける。読み取った本を挿入する順番を表示することができる機能。
・本の搭載
蛇腹機構を設置し司書が返却された本を表示される順番に挿入する。
・本の運搬
モータを２つ使用し、ライントレース走行をする機能。
・衝突防止
前方に超音波センサを取り付ける。前方に図書館利用者を検知したら停止し、衝突を避ける機能。
・緊急停止ボタン
緊急時に動作を停止させるためのボタンを取り付ける。

3. システム構成

以下にとしょかえるのシステム構成を示す。

3.1. メカニクス

としょかえるの全体図を図1に示す。外装はプラスチック段ボールを用いて作製する。

図1 としょかえる全体図

3面図を以下に示す。直径はmirs2201の標準機の大きさより少し大きく、高さは作業しやすい高さとなっている。

図2 3面図

内装を以下に示す。想定している本の厚さは30mmであり、最大7冊入れることができる。背表紙を下にして本を挿入することを想定している。

図3 内装1

図4 内装2

図5 内装3

図6 内装4

3.2. エレクトロニクス

図1にとしょかえるの基本接続図を示す。

図1 基本接続図

表1に電源に関する仕様を示す。
表1 電源

名称	電圧[v]	供給先	供給方法
モバイルバッテリ	5	RaspberryPi	USBケーブル
駆動用バッテリ	7.2	モータドライバ(移動用R)	電源ボードを介したワイヤ
		モータドライバ(移動用L)
		モータドライバ(蛇腹用)

表2に操作とセンサに関する仕様を示す。
表2 操作とセンサ

名称	個数	使用用途	通信方法	メーカー・型番
緊急停止用スイッチ	1	緊急時に動作を強制的に停止するため	ケーブル(バッテリと電源ボード間)	マルヤス電業 A30PMD01
超音波センサ	2	周囲の障害物との距離を測定するため	12c(RaspberryPi)	ZhiweiRobotics FRS02
フォトリフレクタ	2	ライントレース走行のため	GPIO(RaspberryPi)	Letex Technology LBR-127HLD
バーコードリーダー	1	バーコード情報取得のため	USB/シリアル通信(RaspberryPi)	モノタロウ 53828313(仮)

表3に表示部に関する仕様を示す。
表3 表示部

名称	個数	使用用途
LED	7	本の収納場所7箇所に沿ってLEDを取り付ける。片付けたい本のバーコードをまとめて読み取ると収納場所7箇所のどこに収納するか、としょかえるが指定する。その際に7つの各LEDを点灯しユーザーに指定の収納場所を示すため。

表4に駆動部に関する仕様を示す。
表4 駆動部

名称	個数	使用用途	メーカー・型番
モーター(移動用R)	1	移動のため	朱雀技研 KS5N-IG36P
モーター(移動用L)	1	移動のため	朱雀技研 KS5N-IG36P
モーター(蛇腹用)	1	蛇腹機構制御のため	マブチモーター RS-385PH-2465

3.3. ソフトウェア

表5にRaspberryPiの各モジュールの役割を示す。

表5　RaspberryPi

モジュール名	概要	衝突防止	バーコード読み取り	本の順番の指定	ライントレース	本の射出
io(既存改良)	GPIOの読み取り
uss(既存改良)	超音波センサの値の取得	○			○
arduino(既存改良)	Arduinoとの通信	○			○
request(既存改良)	Arduinoへの命令	○			○
barcode(新規)	バーコードの読み取り		○
sort(新規)	本のソート			○
raspi_mode(新規)	各種モード切替	○	○	○	○	○
reflector(新規)	光センサの読み取り				○
trace(新規)	ライントレース				○
push(新規)	本の射出					○

表6にArduinoの各モジュールの役割を示す。

表6　Arduino

モジュール名	概要	衝突防止	バーコード読み取り	本の順番の指定	ライントレース	本の射出
slave(既存改良)	各種の処理と実行を行う	○			○	○
raspi(既存改良)	Raspberry Piとシリアル通信を行う	○			○	○
run_ctrl(既存改良)	走行制御	○			○
vel_ctrl(既存改良)	速度制御	○			○
motor(既存改良)	モータ制御	○			○	○
distance(既存改良)	走行距離取得	○			○	○
encoder(既存改良)	エンコーダ読み取り	○			○	○
io(既存改良)	GPIO読み取り
LED(新規)	LEDの制御			○

以下にライントレース走行する場所のイメージ図を載せる。ライントレース走行を行う地面の色は白と黒である。

4. 開発工程表

以下に開発工程表のURLを示す。
MIRS2201 開発工程表

5. 購入物品一覧

表7 購入部品一覧

物品名	型番	単価(税込み)	数量	価格(円)	商品URL
バーコードリーダー	53828313	3729	1	3729	販売ページ
滑車	K50-05	1493	3	4479	販売ページ
アルミフレーム	NFS5-2020	6000	1	6000	販売ページ
アルミプレート	L-PNLNP-500-500-3	5000	1	5000	販売ページ
プラスチック段ボール		4609	1	4609	販売ページ
アクリル板		2409	1	2409	販売ページ
フォトリフレクタ	LBR-127HLD	50	4	200	販売ページ
模造紙		439	2	878	販売ページ
合計				27304