MIRS2401-0001-0001 - 第01回チームミーティング議事録
名称 MIRS2401 基本設計書
番号 MIRS2401-DSGN-0002

版数 最終更新日 作成 承認 改訂記事
A01 2024.08.20 松嶋昂平 初版
A02 2024.08.22 松嶋昂平 青木悠祐 機能、性能を基本設計書に対応した書き方に修正
fig2に説明を記入、エレキ基本接続図を修正
ソフトウェア機能の分類の修正
ガントチャートの修正
購入物品表に購入確定の欄を津発
A03 2024.08.20 松嶋昂平 青木悠祐 購入予定物品票の変更



1.システム概要

MIRS2401、GAPlessはロボットによる案内、質問への返答、在校生との対話機会の提供によって行う新たな形式のキャンパスツアーによって、入学前後でのギャップ解消を図るものである。
現状ほとんどのキャンパスツアーは決められた時間、決められたコースでしか学校を見ることができないが、ロボットを用いることで手軽に見学者主体の学校見学を可能とする。
見学者の案内は大まかに以下の図に示すような流れで行われる。
fig.1 案内全体の流れ

2.機能、性能


マッチング機能

機能詳細

事前に在校生を学年,学科,クラブ活動などの要素で属性付けし、対話が可能な時期を登録する
予約ページより在校生へのアポイント、招集を行う

コミュニケーション機能

機能詳細

音声認識によって質問を受け付け、それに対してAIを用いた回答を見学者に返す。
また、ディスプレイ操作で見学者の使用しやすい高さに調節する

ナビゲーション機能

機能詳細

WEBアプリでの事前予約を行い、それに基づいて当日見学者の案内をする。

安全対策機能

機能詳細

走行中の衝突回避機能、案内開始前に機体が想定外の挙動をした場合の対処法の提示、またその機能
管理用WEBアプリより別途操作を受け付ける。
機体本体の安全な設計

システム構成


3-1.メカトロ二クス


3-1-1.全体図

 GAPlessの全体像を以下に示す。ギヤードモータと定荷重ばねを四隅に配置することにより昇降を行う。


ディスプレイの高さは下限100cm、上限130cmとする。
fig.2 全体図

 アルミ角パイプとアルミフレームを用いてフレームを作成し、各固定器具は3Dプリンタで作成する。天板はプラスチック段ボールを使用し、外側全体をフェルトで覆う。

3-1-2.ギヤードモータ

 上側フレームを昇降させるためのモータである。ギアとラックは3Dプリンタで作成する。


fig.3 ギヤードモータ全体図

3-1-3.定荷重ばね

 モータの逆側に設置し、フレームの左右の平衡を保つ。


fig.4 定荷重ばね

3-1-4.リミットスイッチ

 スイッチがフレームに押されることで昇降機能の下限を判定する。


fig.5 リミットスイッチ

3-1-5.固定器具

 それぞれの固定器具を以下に示す。


fig.6 ギヤードモータ固定器具

fig.7 定荷重ばね固定器具

fig.8 定荷重ばね端固定器具

fig.9 リミットスイッチ固定器具

fig.10 ディスプレイ固定器具

fig.11 上段フレーム固定器具

fig.12 中段フレーム固定器具

fig.13 下段フレーム固定器具

fig.14 上下フレーム抑制器具

3-2.エレクトロニクス

全体の基本接続図を15に示す。
fig.15 基本接続図
表1に電源仕様を示す。
table.1 電源仕様
供給元 供給電源電圧 供給先
制御用バッテリ 5.0V Raspberry Pi
駆動用バッテリ 24.0V モータドライバ
昇降機構用バッテリ 7.2V モータドライバ

表2に表示部・操作部を示す。
table.2 表示部・操作部仕様
名称 使用用途
緊急停止スイッチ 緊急時にロボットを強制停止させる
タブレット ロボットの動作指示・遠隔コミュニケーション

表3に自立移動・走行系仕様を示す。
table.3 自立移動・走行系仕様
名称 使用用途 接続,通信
走行用モータ 目的地への移動をする PWM
LiDAR 周囲の情報を取得する USB
WEBカメラ 周囲の情報を取得する USB
モータドライバ モータの制御を行う PWM
ロータリーエンコーダ 位置・速度測定 デジタルI/O
リミットスイッチ 物体の位置を検出する デジタルI/O

表4に昇降機構の仕様を示す。   
table.4 昇降機構仕様
名称 使用用途
昇降用モータ タブレットの高さ調整を行う
モータドライバ モータの制御を行う

3-3.ソフトウェア

機能概要を以下に示す。ここで、動作環境の欄においてWはWEBアプリケーション、Aはarduino Uno,RはRaspberry py,JはJetson nanoを表す。
table.5 ソフトウェア機能
機能区分 小分類 詳細 動作環境
マッチング機能 ユーザー登録(在校生、学校関係者、見学者)ユーザーを登録する。在校生、見学者は使用する情報の登録も行うW
在校生の登録、削除 (在校生)自分が見学者と相手ができる時間を登録、削除するW
在校生提案 登録された情報に基づき、適切な在校生を提案するW
会話予定の締結 対話を希望する在校生を選択し、予約を登録するW
在校生呼び出し(メール) 在校生に対し、会話予定の締結や呼び出しをgmailで通知するW
志望者同士のマッチング 予定を合わせて合同での見学をできるようにするW
コミュニケーション機能 音声認識 マイクから質問を認識するJ
質問への返答生成 認識した質問に対してAIサービスのAPIを用いて回答を生成するJ
回答の読み上げ 生成された回答から音声を合成し、スピーカーから出力するJ
高さ調節 使用者のディスプレイ操作から上下機構のステッピングモータを操作するA,R
資料提示 質問内容、案内の内容に関連する補足資料などをディスプレイに表示するR
ナビゲーション機能 見学者の先導 スラム走行、一部オドメトリによる走行で見学者の先を走行し目的地まで案内するA,J
見学場所の登録、削除 (在校生、学校関係者)見学できる場所、イベントとその属性(関連する学科、内容の特徴)登録、削除するW
見学場所の提案登録されたユーザーの情報と属性に基づき、興味ありそうな見学場所を提案するW
見学場所の予約希望する見学場所を選択し、予約を登録するW
ルート生成 予約情報に基づき走行コースを決定するR
ユーザーの認証 ユーザー本人であることをディスプレイでメールアドレスとパスワードから認証するR
エレベータ同乗 スラム走行でエレベーターに乗り込む(ボタンは人間が押す)A,J
安全対策機能 衝突回避 スラム走行で障害物の回避して走行するR,J
使用方法の提示 案内開始前に使用方法、緊急時対応の情報を提示するR
遠隔操作、停止 WEBアプリから遠隔で移動、操作、停止を行うR
WEBアプリとの接続 機体本体へのデータの提供 予約状況をもとに移動する時間、位置をロボット本体へ提供するAPIを実装するW

WEBアプリは基本的にgoogle app scriptを用いて作成し、ユーザー情報、予約状況などを保存するデータベースはスプレッドシートを用いて実装する。
そのため、WEBアプリはgoogleアカウントでのアクセスのみに限定する

4.開発工程表

開発工程表のリンクを以下に示す。
開発工程表

5.購入物品概算

購入物品の価格は現在把握しているものの値段とし、購入の確定、非確定にかかわらず値段を参照したページのリンクを掲載する。

                                           
table5 購入物品
物品販売ページ 使用用途単価(税込) 個数 小計 購入確定
プラスチックカゴ 
カゴ販売ページ
荷物置き1,199円1個 1,199円
プラスチック段ボール
プラスチック段ボール販売ページ
天板1,529円1個1,529円
定荷重ばね CFS3.2
販売ページ
昇降用2,640円 2個 5,280円
ギヤードモータ
モータ販売ページ
昇降用5,498円 2個 10,996円
リミットスイッチ
スイッチ販売ページ
昇降判定用2,498円 1個 2,498円
Wi-Fiルーター 無線LAN アダプタ 433Mbps 11ac USB2.0
モノタロウ販売ページ
jetson nano開発、運用2,650円 1個 2,650円 決定
USB typeC-HDMI変換ケーブル(2.0m) 4K対応30Hz
モノタロウ販売ページ
IPadのディスプレイ化1,591円 1個 1,591円 決定



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