2019a/Member/gacchan/Mission3

課題３
ロボットの構造
プログラム
反省と感想

課題３†

今回の課題については2019a/Mission3の通りである。

私たちは以下のルートで走行し、ボールを運搬するプログラムを作成することにした。

A'(出発) → K' → L'(ボール①をつかむ) → K' → J'(ボール①運搬完了) → K' → M' → N' → N → B → M → K → L(ボール②をつかむ) → K → J(ボール②を容器に入れる。容器を持ち上げる。) → C → B → N → C' → I' (ボール②③④運搬完了)

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ロボットの構造†

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ロボット全体について†

今回のロボットは２台のNXTを通信してプログラムを制御するので、「２台のNXTを別々に制御する」または「２台のNXTを一体化させてロボットを作る」という２つの方針が考えられるが私たちは、２台のNXTを一体化させてロボットを作った。また、容器内のボールをつかむのは難しいと考えたので、ボールの入った容器ごと持ち上げ、ちゃぶ台返しのようにして容器内のボールを運搬することにした。その際、容器内のボールがどうしてもロボットに降りかかってしまうので、ロボットの上に坂を付け、ボールをロボットの上で転がすことで容器内のボールを運搬させることにした。ボール①②をつかむアームと容器をつかむアームの計２つのアームを作った。

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ボールをつかむアーム†

モーターを２つ使用した。１つはボールをつかみ、もう１つは上下に動かす役割をしている。

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容器をつかむアーム†

ボールをつかむアームと同じ機構である。容器を落とさないためにアームにタイヤを計４つ付けた。

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ロボットに取り付けた坂†

アームを持ち上げたときの最高点にちょうど坂がくるようにした。

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光センサー†

写真にあるように光センサーを２つ使用した。

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プログラム†

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ライントレース†

上図のように線を２つの光センサーで挟んだ。

光センサーは図のような値をとった。この３つの値に、３８と５３の間の４５と５３と６８のの間の６０を加えて、光センサーの値を５段階に分けた。

課題２と同様に１つの光センサーを用いて下図のように光センサーの取る値とロボットの動きを対応させた。

ただし、交差点では２つの光センサーが３８となるので、２つ光センサーが一定の時間３８となったときに止まるようにした。また、この時間を変化させることで下図のような場所でも止まれるようにした。

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define†

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光センサーの取る値†

#define BLACKS 38
#define BLACK 45
#define THRESHOLD 53
#define WHITE 60
#define WHITES 68

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光センサーに対応した動き†

#define left_s OnFwd(OUT_A,60);OnRev(OUT_B,60);
#define left OnFwd(OUT_A,60);Off(OUT_B);
#define right_s OnFwd(OUT_B,60);OnRev(OUT_A,90);
#define right OnFwd(OUT_B,60);Off(OUT_A);
#define forward OnFwd(OUT_AB,60);

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その他define†

#define CONN 1
#define SIGNALON1 10 
#define SIGNALOFF1 11
#define SIGNALON2 20 
#define SIGNALOFF2 21
#define SIGNALON3 30
#define SIGNALOFF3 31
#define HALF 1900
#define QUARTER 950

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サブルーチン（親機）†

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交差点で止まるプログラム（左側をライントレース）†

sub follow_line_left()
{
   SetSensorLight(S1);
   SetSensorLight(S2);
  
   long t0=0,t1=0,stop_time=3;

   while(t1-t0<stop_time){
       if((SENSOR_1<BLACKS)&&(SENSOR_2<BLACKS)){
           t0=CurrentTick();
           forward;
           until((SENSOR_1<THRESHOLD)&&(SENSOR_2<THRESHOLD));
           t1=CurrentTick();
       }else if(SENSOR_1<BLACKS){
           left_s;
       }else if(SENSOR_1<BLACK){
           left;
       }else if(SENSOR_1<THRESHOLD){
           forward;     
       }else if(SENSOR_1<WHITE){
           right;
       }else if(SENSOR_1<WHITES){
           right_s;
       }
    }
    Off(OUT_AB);
    Wait(1000);
}

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交差点で止まるプログラム（右側をライントレース）†

sub follow_line_right()
{
   SetSensorLight(S1);
   SetSensorLight(S2);
  
   long t0=0,t1=0,stop_time=3;

   while(t1-t0<stop_time){
       if((SENSOR_1<BLACKS)&&(SENSOR_2<BLACKS)){
           t0=CurrentTick();
           forward;
           until((SENSOR_1<THRESHOLD)&&(SENSOR_2<THRESHOLD));
           t1=CurrentTick();
       }else if(SENSOR_2<BLACKS){
           right_s;
       }else if(SENSOR_2<BLACK){
           right;
       }else if(SENSOR_2<THRESHOLD){
           forward;     
       }else if(SENSOR_2<WHITE){
           left;
       }else if(SENSOR_2<WHITES){
           left_s;
        }
    }
    Off(OUT_AB);
    Wait(1000);
}

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T字路で止まるプログラム（左側をライントレース）†

sub follow_line_leftT()
{
   SetSensorLight(S1);
   SetSensorLight(S2);
  
   long t0=0,t1=0,stop_time=1;

   while(t1-t0<stop_time){
       if((SENSOR_1<BLACKS)&&(SENSOR_2<BLACKS)){
           t0=CurrentTick();
           forward;
           until((SENSOR_1<THRESHOLD)&&(SENSOR_2<THRESHOLD));
           t1=CurrentTick();
       }else if(SENSOR_1<BLACKS){
           left_s;
       }else if(SENSOR_1<BLACK){
           left;
       }else if(SENSOR_1<THRESHOLD){
           forward;     
       }else if(SENSOR_1<WHITE){
           right;
       }else if(SENSOR_1<WHITES){
           right_s;
       }
    }
    Off(OUT_AB);
    Wait(1000);
}

↑

T字路で止まるプログラム（右側をライントレース）†

sub follow_line_rightT()
{
   SetSensorLight(S1);
   SetSensorLight(S2);
  
   long t0=0,t1=0,stop_time=1;

   while(t1-t0<stop_time){
       if((SENSOR_1<BLACKS)&&(SENSOR_2<BLACKS)){
           t0=CurrentTick();
           forward;
           until((SENSOR_1<THRESHOLD)&&(SENSOR_2<THRESHOLD));
           t1=CurrentTick();
       }else if(SENSOR_2<BLACKS){
           right_s;
       }else if(SENSOR_2<BLACK){
           right;
       }else if(SENSOR_2<THRESHOLD){
           forward;     
       }else if(SENSOR_2<WHITE){
           left;
       }else if(SENSOR_2<WHITES){
           left_s;
        }
    }
    Off(OUT_AB);
    Wait(1000);
}

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子機に命令を出すプログラム†

sub send_msg1()
{
    int msg;
    while(msg!=SIGNALOFF1){
        SendRemoteNumber(CONN,MAILBOX1,SIGNALON1);
        ReceiveRemoteNumber(MAILBOX1,true,msg);
        } 
}

sub send_msg2()
{
    int msg;
    while(msg!=SIGNALOFF2){
        SendRemoteNumber(CONN,MAILBOX2,SIGNALON2);
        ReceiveRemoteNumber(MAILBOX2,true,msg);
        } 
}

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サブルーチン（子機）†

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ボールをつかむプログラム†

sub ball_catch1()
{
    OnFwd(OUT_A,40);
    Wait(200);
    OnRev(OUT_B,50);
    Wait(500);
    OnRev(OUT_A,60);
    Wait(700);
    Off(OUT_AB);
}

sub receive_msg1()
{
    int msg;
    while(msg!=SIGNALON1){
        ReceiveRemoteNumber(MAILBOX1,true,msg);
        } 
    ball_catch1();
    PlaySound(SOUND_UP);
    SendResponseNumber(MAILBOX1,SIGNALOFF1);

}

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ボールを容器に入れるプログラム†

sub ball_throw1()
{
    OnFwd(OUT_A,40);
    Wait(100);
    OnFwd(OUT_B,50);
    Wait(500);
    OnRev(OUT_A,60);
    Wait(700);
    Off(OUT_AB);
}

sub receive_msg2()
{
    int msg;
    while(msg!=SIGNALON2){
        ReceiveRemoteNumber(MAILBOX2,true,msg); 
        } 
    ball_throw1();
    PlaySound(SOUND_UP);
    SendResponseNumber(MAILBOX2,SIGNALOFF2);
}

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プログラム全体（親機）†

task main()
{
    follow_line_leftT();//A'からK'へ
    right_s;
    Wait(200);
    forward;
    Wait(900);
    Off(OUT_AB);//L’へ
    send_msg1();//子機でボールをつかむ
    right_s;
    Wait(HALF);
    follow_line_right();//J'へ
    send_msg2();//ボールを容器に入れる
}

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プログラム全体（子機）†

task main()
{
    receive_msg1();//ボールをつかむ
    receive_msg2();//ボールを容器に入れる
}

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反省と感想†

今回の課題ではロボット製作に力を入れてしまい、１つのボールを容器に入れるところまでしかプログラムを作れなかった。また、本番ではその１つのボールさえ容器に入れることができなかった。その理由は光センサーの値の調整がしっかり出来ていなかったことだと考えられる。

今回の課題は今まで授業で学んだことの集大成であり、ロボット制御の基礎や問題解決力を身につけることができた。