H26_北海道高等学校ロボット競技大会_指導講習会資料

距離センサと CdSセルを用いた 操作補助インジケータの開発 ロボット競技委員会 技術資料 北海道富良野緑峰高等学校 電気システム科 西原 翔太

御品書き 1. ロボットの細かな操作 2. 操作補助システム 3. 応用と展望

ロボットの細かな操作 操縦者の勘以外に頼れるもの

操作技術の向上 * 基本的には練習あるのみ * 感じたままの勘と空気（！！）

操作技術の向上 * 基本的には練習あるのみ * 感じたままの勘と空気（！！） 技術継承が難しすぎるのでは……

勘を捉える * 操縦者以外が現象を捉える * 距離, 照度, 温度……

勘を捉える * 操縦者以外が現象を捉える * 距離, 照度, 温度…… 色々なセンサーがついていれば！！!

操作補助システム 駆動系に影響しない機構から

単体で動作させる * ロボットの機構に依存しない * 組み込んでも簡単に切り離せる 慣れていない段階での修理に効果的

測定対象 * 物体との距離 * 今回ならば缶と腕 壁と機体など簡単に応用ができる

ハードウェア設計

制御基板 * どれでもOK * 今回はArduino 使ってみます * http://store.arduino.cc/ product/A000066 < 画像

制御基板 * Arduino UNO Rev3 * €20→約3000円 (2014/08 現在) * 電気的知識が無い人向け資料が豊富

Arduino * AVRマイコン搭載ボード * USB給電, 入出力ポート付き * オープンソースハードウェア

Arduino * C++風に書けるArduino言語 * ポート設定などが簡単に書ける * 大抵のOSで動作するJava製IDE

使用素子 * LED：物体までの近さを表現する * 距離センサ：距離を測定する * CdSセル：超近距離の測定補償

LED * どれでもOK * 扱い易いのは 3mm砲弾型？ * http://akizukidenshi.com/ catalog/g/gl-00562/ < 画像

距離センサ * どれでもOK * 手元にあったのが GP2Y0A21YK * http://akizukidenshi.com/ catalog/g/gl-02551/ < 画像

CdSセル * どれでもOK * 手元にあったのが GL5528 * http://akizukidenshi.com/ catalog/g/gl-05886/ < 画像

実体配線図

LEDには 390Ω を直列接続 CdSには Max20kΩの 可変抵抗を直列接続 実体配線図

VccはArduinoの 5Vポートから 回路図 GNDはArduinoの GNDポートから

可変抵抗の意味 * CdSセルでの電圧降下の値が入力値 * Maxは20kΩ以下でも大丈夫 * スケッチで楽に扱える値に抵抗調整 ↑ スケッチ ＝ ソースコードのこと

アナログ入力 * A0, A1…… に電圧を入力 * 0 ～ 1023 の範囲で値がとれる * GND ～ Vcc を 1024 分割

アナログ入力 * 距離センサ：近いときに電圧 大 * CdSセル：暗いときに抵抗 大 * この回路では暗いときに電圧 大

アナログ入力 * 距離センサの値は データシート参照 * これをみると Max 3V くらい (4.5 < Vcc < 5.5)

アナログ入力 * 距離センサの値は データシート参照 * これをみると Max 3V くらい (4.5 < Vcc < 5.5)

アナログ入力 * 距離が近すぎると 電圧が急に下がる * ここをCdSセルで 補償してみる

アナログ入力 * 距離センサと CdSセルを くっつけて設置

ソフトウェア設計

全体の流れ * 二つの入力を読み込む * 入力値で物体までの距離を判断 * インジケータの点滅制御

スケッチ

どこのポートに何が繋がっているのか const (定数) で宣言しておく

setup() -> いわゆる初期化を纏めておく pinMode() -> ポートの入出力設定

loop() -> ずっとループしておきたい処理 センサから値を読み込んで変数に保存

LEDを光らせたい距離や明るさのときに 入力として得られる値を計算しておく

閾値を超えている場合に点灯し そうでないときは消灯する

Demo

応用と展望 駆動系や別のマイコンへの接続

起こりうる障害 * 駆動制御に組み込んだ場合 マイコンカー同様の弱点を背負う * Arduinoにも電源を供給する 必要がある(DCジャック or USB)

簡単な機構ゆえの弊害 * 外光を上手に遮ることができない * 機体への固定が甘いと役にたたない * 一方向の情報しか得られない割に 感知する範囲が中途半端に広い

駆動系への接続 * 駆動制御しているマイコンに繋ぐ * 二つのセンサ情報を 一つに纏めて渡すことができる * ハードウェア的な干渉がない

センサの値を読み込む * USBからパソコンに変数値出力 → 練習時に活躍？

スケッチの管理 * バージョン管理 * Git, Mercurial など * Github, Bitbucket などの SNS で共有も可能

スケッチの管理 * バージョン管理 * 機体や課題に応じてスケッチを 分割して管理しやすい * 安定版と試作版を分けて管理可能

技術資料は以上になります。 ご覧いただきありがとうございました。 もし、各地域の技術系コミュニティに ご興味のある方は以降もご覧下さい。

おまけ：技術情報の共有 北海道に散在する技術系コミュニティ

地方の技術者集団 * 各地域の技術に強い人達の集まり * 私が知っているのは大体情報系 * 電子系の方は割といる模様

コミュニティ * サークルのようなもの？ * http://www.local.or.jp/about/community * 少し古い北海道コミュニティー一覧

地域コミュニティ

北海道 * 自分の関わっている範囲 * 札幌 北見 旭川 釧路 富良野 * 函館や小樽には知り合いがおらず通っていない * 割と電気電子系の人はいる

札幌 * あまりにも多いので抜粋不可能 * コワーキングスペースという存在 * SHARE > http://www.sharedesign.biz/ * Sapporo Cafe > http://sapporo-cafe.jp/ * 他にも存在するが割愛

北見 * Ohotech * きっとオホーツク圏で唯一の勉強会 全道各地から講師を呼んで話を聞く形 北見工大生とプログラマの団体 * http://ohotech.info/

旭川 * 旭川オープンソースコミュニティ * 旭工生と旭川高専生と技術系の大人 完全な技術系の集いコミュニティ U16プロコンが始まったきっかけ * http://connpass.com/series/571/

釧路 * 釧路OSS * 地域の人達で開催されている学習会 非技術系の大人と釧路高専生の団体 最近は旭川に続きU16プロコンが盛ん * http://oss.kushi.ro/

富良野 * FuralT * 設立から3ヶ月の小さなコミュニティ 地道な学習会のようで Arduino と Ruby on Rails を学びたい模様 * http://connpass.com/event/7851/

情報収集法

IT勉強会カレンダー * 有志（1名だったはず）が管理している 日本で開催される勉強会の予定が詰まったカレンダー * https://www.google.com/calendar/ embed? src=fvijvohm91uifvd9hratehf65k@grou p.calendar.google.com

IT勉強会カレンダー * 北海道版も作られているので北海道のみの イベント情報をみる事もできる * https://www.google.com/calendar/ embed? src=dal3aqnssjr76f2fpocnnb85h0@gro up.calendar.google.com

connpass * IT系が多く登録されているイベント管理サービス * http://connpass.com/ * 地名での検索, 技術名での検索にも強い

ATND * こちらも根強く使われているイベント管理サービス * https://atnd.org/ * 検索性が恐ろしく悪いので google で検索した ほうが情報がでてくる「atnd 北海道」

こくちーず * 技術系に偏らないごった煮なイベント管理サービス * http://kokucheese.com/ * 教育系や医療系の主催するイベントが多い？

DoorKeeper * コミュニティの継続的活動を後押しするサービス * http://www.doorkeeper.jp/ * カテゴリをみての通りソフトウェア系が多い

PeaTix * 料金の支払いがしやすいイベント管理サービス * http://peatix.com/ * 大規模, チケット有料のものに使われる傾向

他にもあるけど…… * IT勉強会カレンダー と connpass だけ見て生活していてもたくさん情報が入ってくる * 北海道のイベントの規模感ではこの辺りで把握可能か * 大きなイベントになるとSNSで流れてくるので それを追っかけていくのが楽

いろいろな業種の方が技術を学ぼうと 一同に介して勉強する環境があります。 技術力や立場は問われませんので ぜひ勉強会へ足を運んでみてください。 ご覧いただきありがとうございました。