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ArduinoによるBoe-Bot制御 H 蟹井 翔貴
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Boe-Botとは? 独立した2つの車輪で 動くロボット 各種センサーの搭載が可能 CPUとしてArduinoを使用
動くロボット 各種センサーの搭載が可能 CPUとしてArduinoを使用 (ArduinoとはAVRマイコン、入出力 ポートを持ったマイコンでC言語に より構成されるシステム)
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研究背景 研究目的 ゼミの授業で行ったロボット制御をさらに発展させ、より実用的なロボットを作りたいと考えた。
ゼミの授業で行ったロボット制御をさらに発展させ、より実用的なロボットを作りたいと考えた。 研究目的 無線通信によるロボットの操作、写真を撮りその画像をPCに表示させる。
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研究の流れ Bluetoothを用いてPCからBoe-Botに命令を送り移動の制御をする
Boe-Botにカメラを取り付け、撮った写真をPC上に画像として表示させる
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使用したBluetooth機器 使用するモジュールは「RBT-001」 このモジュールは3.0V対応 のため専用のシリアルコン
のため専用のシリアルコン バータを使い5.0V環境でも 使えるようにする。 最大の ボーレートは115200
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サーボモータは色々な種類があるが、連続回転仕様のものをつかう。
Boe-Botの制御 ArduinoにはBoe-Botのサーボモータをコントロールするservoライブラリがある。 対応するキーを押すことにより 移動するプログラムを書く。 (例:Fを押すと、前進 Bを押すと、後進 スペースを押すと、その場回転 サーボモータは色々な種類があるが、連続回転仕様のものをつかう。
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スマートフォンからの制御 Bluetoothが内蔵されているスマートフォンで同じように制御する。 フリーソフトの「Blue Term」
からコマンドを送信する。
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実演 PC、スマホからの操作を実演する。
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Boe-Botにカメラを取り付ける 使用するカメラはJPEGカメラ(LS-Y201) カラーの静止画を撮ることが でき、出力はシリアル。
でき、出力はシリアル。 電圧は3.0Vと5.0Vで選べる。 初期状態でのボーレートは 38400
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JPEGカメラの処理 ArduinoにはJPEGカメラを扱うためのライブラリがあるのでそれを使用する。
Arduinoには撮影を開始してJPEG画像をPCに送るプログラムを書く。 データが送られるので何らかの方法で 画像処理をしなければならない。 PC上のProcessingで表示。
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Processingとは? デザイナー向けの言語で様々なアート表現が可能。 Arduinoとの連携もしやすく扱い易い。
今回はJPEGカメラから受け取ったデータを画像として表示させるために使用。
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実際に写真を撮る 実際に写真を撮り、PC上に 表示させることが出来た。 ピントを合わせるためには レンズのネジを調節しない
表示させることが出来た。 ピントを合わせるためには レンズのネジを調節しない とならないため時間と手間 がかかる。
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カラーの静止画を撮ることができ、小型なので場所を選ばない監視カメラを作ることができる。
考察 画像内に「特定のマーカー」があるときだけ、画像を取得してPCに表示させる。 ↑OpenCVやARとの組み合わせで 物体や人の検出に使える。 カラーの静止画を撮ることができ、小型なので場所を選ばない監視カメラを作ることができる。
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ここで使うサーボモータは180度回転仕様のもの。
Boe-Botにカメラを載せる JPEGカメラはサーボモータを使った回転台に乗せる。 目的の場所までBoe-Botを操作し、PCからコマンドを送り写真を撮る。 ここで使うサーボモータは180度回転仕様のもの。
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サーボモータを使った回転台 電源をいれた直後は必ず 正面を向くようにする。 回転域(0～180度)を超えて 回転させようとした場合に
正面を向くようにする。 回転域(0～180度)を超えて 回転させようとした場合に 初期位置(正面)を向くように 制御する。 (サーボモータへの高負荷 を防ぐため。)
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結果 無線通信によりBoe-Botの操作が出来た。 （スマートフォンでの操作も同じように出来た）
（スマートフォンでの操作も同じように出来た） JPEGカメラで写真を撮り有線による通信でPC上に表示させることが出来た。 ↑しかし、無線で画像を表示させようとすると 出来なかった。
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何故出来なかったか?? 単純な設計orプログラムのミス?? (有線と同じプログラムを使っているため 可能性低)
可能性低) Bluetoothモジュールの通信速度の限界?? (スペック上では十分だが電力不足等で 通信速度が下がっているため可能性中) 無線通信によるデータの欠落?? (有線より不安定なため可能性大)
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データの欠落を防ぐには?? 有線では「64byte」ずつ送信出来たのに対し、無線では「2byte」ずつしか送信出来ない。 フロー制御を試してみたところ、多少改善 することが出来た。 さらに通信速度を落とすことにより 「32byte」ずつ送信が出来るようになった。 しかし、画像の表示には至らず。
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対策案 別のbluetoothモジュールを使用する。 Bluetoothではなく、wi-fi等の無線通信を試してみる。
カメラを無線機能を搭載したネットワークカメラに変更する。
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今後の展望 無線通信により画像データを転送出来るようにする。 人の手の届かない場所の写真を撮れる。
人の手の届かない場所の写真を撮れる。 各種センサーを取り付けその情報をPCに転送する。 物体までの距離などがわかるようになる。
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最終目的 目標（ゴール）を定め、その目標に向かって自律走行させる。 人がわざわざ操作する必要がなくなり
人がわざわざ操作する必要がなくなり ロボットが自ら考え、自身のセンサーを使い 目標まで辿り着く、自律走行型のロボットを 作りたい。
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御清聴ありがとうございました。 御質問、御意見お願い致します。
御清聴ありがとうございました。 御質問、御意見お願い致します。
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おまけ 質問をあらかじめ予測し、それに対するスマートな回答を用意しておく。
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予測される質問とその回答 Q,AVRマイコンってどんな特徴?? A,フラッシュメモリ搭載、フリーのコンパイラ が使える Q,実用的ってどう実用的なの?? A,人が入れない環境（狭い、汚染）で人の かわりに活動する。
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Q,いっそのこと全てスマホですれば?? A,JAVA等の知識に乏しく、スマホアプリ開発は 難しいが、今後の課題として是非やりたい。 Q,キー入力ではなく傾けて操作とかは?? A,同上 ここで、先行研究（2012年度 神戸）の」紹介 をしてもいいかも
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Q,Boe-Botの各種センサーって具体的に
Q,Boe-Botの各種センサーって具体的に?? A,赤外線センサー、光センサーの紹介をする BasicStampを出しても面白いかも Q,何故Arduino?? A,初心者オススメのマイコンボードだから 今後はラズベリーパイ等にも手を出したい。
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Q,壮大な最終目的だがアテはあるのか?? A,ロボットに目標を認識させる方法を探す。 自己位置推定の勉強を頑張る。 ロボットシミュレータ（ゼミでやったBonanza） を使い上手く行けば、現実のロボットにも 対応出来る…はず。
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