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
  

大型ショッピングモールを利用するときに
・荷物を長時間持つのがつらい
・重い荷物をもつのがつらい
・両手をあけたい
・おしゃれも楽しみたい
といった問題がある。この問題を解決するロボット「KOZUTUMI」を制作する。

「KOZUTUMI」の基本機能・性能を明記する。

　1.追従機能
　　　ユーザーを検知し、自動で追従を行う。

　2.荷物の落下、盗難の通知
　　　ロードセルでかご内部の重量を検知して、音声およびアプリへの通知を行う。

　3.アプリでの状態遷移
　　　専用アプリで状態を手動で変えることができる。

　4.帰還機能
　　　元の位置までライントレースによって戻る。

　5.衝突防止
　　　本体の前に障害物があった場合検知して回避行動をとる。

　6.耐荷重
　　　30kgまでの荷重に耐えることができる。

　7.緊急停止
　　　本体に接続されているスイッチを押下することで、強制的に動作を停止させる。

次に各パートごとの設計について記す。

メカニクスの機能概要を記す。

Table.1に制作する部品の概要を示す。

Table.1 部品概要

種類	利用目的
ふろしき	外装。蓋を覆うため。
メタルポール	高さ調節のため。
プラスチック板	側板、底板のため。
圧力センサ	重量測定のため。
加速度センサ	本体制御のため。
スポンジ棒	緩衝材用。
かご	荷物保護のため。

KOZUTUMIの概要図を示す。

Fig.1　KOZUTUMI外装図
　

KOZUTUMIの外装図を示す。

Fig.2　KOZUTUMI外装図
　

エレクトロニクスの機能概要を記す。

基本接続図をFig.3に示す。

Fig.3　基本接続図
　 Fig.2に示されている緊急停止用スイッチでは、通信の機能以外すべて停止する。

電源仕様
電源仕様をTable.2に示す。

Table.2 電源仕様

電源	電圧	利用箇所	供給方法
モバイルバッテリ	5V	Raspberry Pi	USBケーブル
駆動用バッテリ	7.2V	モータードライバ	電源ボードを介して供給

Table.3に表示部・操作部仕様を示す。

Table.3 表示部・操作部仕様

種類	目的	備考
緊急停止スイッチ	緊急停止	通信の機能以外全て停止
スマホアプリ	基本操作	アプリを通してスマホと通信する

Table.4にセンサ・I/F仕様を示す。

Table.4 センサ・I/F

種類	機能	通信方法
超音波距離センサ	障害物検知のため	I2C
測距センサ	追従のため	I2C
スピーカー	緊急停止時などをユーザーに伝えるため	イヤホンジャック
ロードセル	荷物の重さを検知するため	I2C
カメラ	画像認識のため	USB

ソフトウェアの機能概要について記す。

Table.5 機能概要

機能	目的	詳細
追従機能	利用者に追従を行うため。	距離センサを用いて利用者との距離、進行方向を検知して追従を行う。
衝突防止機能	人や物との衝突を避けるため。	超音波センサを用いて周囲の物体との距離を保つ。
緊急停止機能	問題発生時に緊急停止するため。	強い衝撃が与えられた時に動作を停止する。
重量検知機能	荷物の落下や盗難を検知できるようにするため。	圧力センサで「KOZUTUMI」に乗せられた荷物の重量の変化を検知する。
遠隔操作	スマートフォンでの操作を可能にするため。	スマートフォンアプリでの遠隔操作を可能にする。
音声通知機能	状態が遷移した時や緊急時に音で利用者に知らせるため。	スピーカーで音を発する。

基本設計

Rspberry Pi
　　・各種状態遷移管理
　　・音声通知管理
　　・重量計測(ロードセル)
　　・遠隔操作(スマホとの送受信)
　　・(可能なら)カメラからの同一人物認識

Arduino UNO
　　・基本走行機能
　　・追従管理(赤外線センサ)
　　・衝突防止
　　・緊急停止

開発工程表のガントチャートを以下のリンクに示す。

ガントチャート.pdf

Table.6 購入物品一覧

名称	発注先	用途	数量	予算	備考
ロードセル　4ポイント(薄型)	秋月電子通商	荷重測定および落下判定のため	１個	1,720円	"https://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-13043/
シャープ測距モジュール1	秋月電子通商	追従のため(短距離用)	3個	2,940円	https://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-03158/
シャープ測距モジュール2	秋月電子通商	追従のため(短距離用)	3個	1,650円	https://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-02551/
シャープ測距モジュール3	秋月電子通商	追従のため(長距離用)	3個	4,050円	https://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-03157/
三軸加速度センサ	スイッチサイエンス	機体制御のため	1個	1,804円	https://www.switch-science.com/products/823?_pos=4&_sid=f6ea4a9d6&_ss=r
マルチプレクサ	秋月電子通商	Arduinoのアナログポートを増やすため	3個	180	https://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-10443/