自動追尾型移動体の作成 指導教官 ： 青山 義弘 研究者 ： 岡出 幸久 山本 雅俊 吉 田 創
研究の背景 現在、ロボットの研究は非常に盛んに行わ れている 授業や実験で得たことを利用してロボット 制御の研究は出来ないか ↓ 機械的な要素ではなく、センサ部・制御 部にスポットをあてたロボット制御の研究
研究の目標 自律型ロボット・・・ – 操縦者を持たない – 外部からの情報をマイコンや電子回路で解析 して制御をする 製作する移動体 – 障害物を発見したら回避する – 目標を発見すると、一定距離で追跡する
具体的には・・・ 先頭を進む移動体・・・ 親機 ( １台 ) 後について行く移動体・・・ 子機 ( 数台 ) ↓ 親機の後ろを子機達が一列に並んでついてい く ⇒ カルガモ親子の行列 移動体の 平均速度 → 毎秒１ ０㎝ 一定間隔 → ５～１ ０㎝
移動体の動き 親は位置を知らせる子は親をさがす 子が親を見つける 子は親の後ろに列を作って進む
親機の行動 四方に光を出して､どの方向からも子機が 反応できるようにする ↓ 子機からの反応があった場合には､後ろに のみ光が行くように切り替える
子機の行動 親機からの光に向かって走り出す ↓ 距離を測って走りつつ､仮親となり､残り の子機に対しての親機の役割を果たす ( 親 機の行動をとる ) 障害物を発見したら､回避する
機体作製中 試作品の作製 ・・・子機を１台作製 中 障害物を避けて動く 親の光を見つける ↓ 親からの光をもとに親を 追尾する 試作品のセンサ配置図
センサ部制御部開発
距離センサの開発 移動体に必要な能力として・・・ ① ①親と子供を識別する ② ②親との距離を判断する ③ ③周りの障害物を確認する ⇒ 障害物センサ 障害物センサは市販されている光センサを使用 ⇒ 距離センサ
距離センサのしくみ 親は光を発して、光センサを付けた子に 存在を知らせる 光の有無 → 前方の親の有無を確認 光の強さ → 親との距離を測定
ＬＥＤ・光センサの選択 蛍光灯の発光スペクトルを考慮して最適な ものを選びだす 結果：蛍光灯の光には 赤色 (λ ： 680 ～ 780nm) の成分が 弱い 蛍光灯の発光スペクトル図 赤色発光のＬＥＤ 赤色に敏感な光センサ を使用する
増幅器設計 光センサだけでは電圧の変化量が少ないため、 ある距離間でのＡ / Ｄ変換結果も変化が少な い 増幅器を光センサ、Ａ / Ｄ変換器間に配置する ↓ 変化量を大きく与える
ＬＰＦ設計 光センサにはＬＥＤからの光以外に蛍光 灯などの光が残っている ↓ ＬＥＤの光のみを取り出し、蛍光灯の 影響を抑えるため、低域フィルタ（Ｌ ＰＦ）を構成する必要がある
距離センサのブロック図 光センサ・ＬＰＦ・増幅器を配置して ＣＰＵに照度の値を送る距離センサと なる
制御部とセンサ部とのやり取 り センサ部 前方の距離 障害物の有無 制御部 距離に応じた速度設定 障害物をよけるように 進行方向設定 モータ モータに適応！！
マイコンについて① 制御するのに､電子回路の組み合わせだけ でできるのか ↓ １チップマイコンを使用することにする 様々なマイコンからポピュラーなものを数 種類選び出し､その中から今回使用するマ イコンを検討した
マイコンについて② 日立製作所の組み込みマイコン “ Ｈ８ ３０４８／Ｆ ” を 使用 子機のマイコン 複雑な処理 メモリ容量､割り込み､Ｉ／Ｏなどの点 で優れている
マイコンの機能① ＩＴＵ （Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｔｉｍｅｒ Ｕｎｉｔ） ５チャネルの１６ビットタイマで構成される ８種類のカウンタ入力クロックを選択可能 タイマ割り込みに使っているタイマユ ニット 距離センサ・障害物センサの値をとるの にタイマ割り込みを使用
マイコンの機能② Ａ／Ｄ変換器 – １０ビットの分解能 – １チャネルあたり最小７．４ μ ｓ Ｉ／Ｏポート – 障害物センサや、距離センサなどを接続 ＤＭＡ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｍｅｍｏｒ ｙ Ａｃｃｅｓｓ） – １６Ｍバイトのアドレス空間を直接指定可能
マイコンでの制御について マイコン側で行う制御は以下の通り センサのチャネル切り替え センサの値を読み取る センサからの値で行動を決定 前進、後退、方向転換などの行動がある モータの制御
今後の課題 プロトタイプの製作、動作テストに入る テストにおいて発覚した問題点の原因を 吟味、改善していく 以上を繰り返していき、目標とする台 数を生産する。
プロトタイプ（子機：センサ部取 付未）