電子回路と制御 ロボット班

メンバー D 仲本康倫 G 山本武志 B 佐久川仁美

テーマ 人を探知し追跡する 巡回警備ロボット

テーマ決定動機 一からロボット作成を行いたかった ロボット作成を通してセンサーの扱 い方に慣れる サンサーを複数用いてロボットに複 雑な動きを可能にさせる

主要使用部品 RPR-220 フォトリフレクタ シャープ測距モジュール GPZYOA21YK 焦電型赤外線センサ ＡＫＥ − １ PIC 16F88 モータードライバＴＡ７２９１Ｐ

仲本康倫担当分 ロボットの大まかな設計 大まかなアルゴリズムと動作の設定 パーツの配置設定 車輪になるモーターの組み立て ロボットの土台の加工 ロボットに付けるパーツの作成 各センサーの動作確認 ロボットの組み立て

ロボットの大まかな設計 どんなロボットを作るかの大まかな設計図を ３種類ほど絵に描き、全員でどの案を採用するか決めた。 大まかなアルゴリスムと動作の設 定 全体の大まかな挙動の仕方やセンサーなど の 大まかな動作方法などを設定した。

車輪になるモーターの組み立 て 車輪になるモーターを組み立てた。 モーターのキットだったのであっさり組み立て られた。 パーツの配置設定 パーツをロボットの土台にどう設置するか を 決めた。意外と土台は狭かったがパーツを 一部 上下で同じねじで固定するなどして解決し た。

ロボットの土台の加工 ロボットの土台を加工した。 パーツがねじで止められる様に穴を広げた り 接続パーツを作ったり、タイヤを入れるた めの隙間を空けたりもした。 ロボットの付けるの作成 ロボットに付けるパーツの作成を行った。 主に土台とセンサなどのパーツを繋ぐ 接続パーツの作成を行った。

各センサーの動作確認 センサーの動作確認を行った。 センサーの繋ぎ方や信号の入出力の仕方など を確認した。 ロボットの組み立て 作ったパーツやセンサーをねじでロボット 本体 に取り付けた。

作業するにあたって工夫したとこ ろ パーツの配置を干渉しないようにした。 後ろの補助輪は電池を止めるねじで止めて いるなど。 空きスペースができないようにパーツの配置を行った。 障害物や壁を感知するセンサーに 光センサーではなく測距センサーを使った。 これにより少しは慣れた距離から探知できる ようになった。

作業するにあたって工夫したとこ ろ センサーを回すことで複数付けなくても全方位 を感知できるようにした。 回転するセンサーの角度を調べるため 光センサーを利用した。 パーツによってはそのままねじで止めることが できなかったため、接続用のパーツを作ったり、 土台の穴の拡張を行った。

PIC16F88 16F84A よりも多機能な PIC Ad 変換を使用できるポートが７つと多いため 使用している。 多機能なためコンフィグレーションビットが 多い。

PIC16F88 ポート A PIN 役割 017 右前方センサ入力 118 フォトリフレクタ入力 前方センサ入力 ポート B PIN 役割 06 右モータ出力２ 17 右モータ出力１ 28 左モータ出力２ 39 左モータ出力１ 410 中央モータ出力２ 511 中央モータ出力１ 612 右後方センサ入力 713

フォトリフレクタ 発光ダイオードとフ ォトトランジスタが セットになったパー ツ 光の反射を検出する

フォトリフレクタ 上についた板の欠 けた部分が上にきた ことを検知する。 絶対最大定格が低 く、ノイズがひどい ので抵抗を付けてい る。

測距モジュール 光の放出と検出に よって距離を測る部 品。 10cm 以上離れてい る場合電圧が下がる 。

焦電型赤外線センサ 今回使用できなか ったセンサ。 赤外線の変化を検 出する。 出力をどう取り出 すのかがよく分か らなかった。

焦電型赤外線センサ オシロスコープでどのように変化するか調べ たが、 10mV 程度と非常に変化が小さかった 。 オペアンプで増幅回路を作り、それを通して 出力を調べたが、手をかざしても反応しない など、人を検知しているとは思えない動きを した。

焦電型赤外線センサ アンプ コンパ レータ センサ出力 使用例を調べた結果、人を検知する場合この ように出力を取り出す必要があることが分かっ た。 出力を出す端子２つの電流をそれぞれ増幅し て、コンパレータで比較する必要がある。

モータドライバ モータをコントロールするための部品。一度 使用していたため、特に実験などは行なって いない。

配線 出来るだけつなぐ部品同士の距離が短くなる ように配線した。

プログラム編 佐久川仁美

課題 ・ AD 変換 センサから入力してくる情報が アナログ信号なのでデジタル信号に する。 16F88 のポート A(RA0~RA4) と ポート B （ RB6~RB7 ）の計７ビット は アナログ入力が可能な I/O ピンであ る

課題 ・センサで障害物のチェック ハードの右側と右後方と前側にセンサ がついているので、障害物を検知した ら避けるような動作をする ・ PWM でモーターの速度制御 パルス幅の比で実現

実験の手順 step1. ANAEL レジスタ（７ビット）を AD 変換 に使うためにアナログ入力用にする。 step2. ポート A とポート B の入出力設定を行う Step3. ADCON0 の変換クロック指定と AD 変換 ON 状態にする

課題 Step4. On 状態にしたら AD 変換を開始する （４回） Step5. センサのチェックをし障害物があれば回 避。動作は '1010' で直進 '0101' でバック B'0110' で左回転 B'1101' で右回転

課題 Step6. PWM 方式を使う。 3 種類の WAIT を用意 する。それぞれ信号ありと信号なしの 時間の比が 500:100 と 300:100 である ようなパルスにする。

参考文献 ・ PIC マイコン制作集 誠文堂親光社 遠藤敏夫 著 ・センサと計測で学ぶ PIC マイコン講座 Cq 出版社秦明宏 著 ・ PIC マイコン完全マスター 電波新聞社遠藤敏夫 著