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*1課題 [#k51f0fe3]

以下コース[[#i74e9ac3]]、ミッション[[#gfc134c7]]、第一コースの内容[[#q780070d]]は[[2017b/Mission2]]のからの引用です。

下の図のようなコースを各チームで作成し、「ミッション」を遂行するためのロボットを作成せよ。

** コース [#i74e9ac3]
黒線の幅は20mmでなるべく均等な濃さにすること。なお図の中の寸法の単位はcmで、黒線についてはその真ん中からの距離である。


#ref(2017b/Mission2/2017b-mission2.png,80%,課題2のコース)

** ミッション [#gfc134c7]

次のいずれかのコースで黒い線に沿って動き、紙コップを移動させるロボットを製作せよ。
(相棒と違うコースを選ぶこと。ただし第3コースは3名チーム用とする。)

**選択したコース [#v1a3a148]

第1コースを選びました。

*** 第1コースの内容 [#q780070d]
+ Aをスタート
+ Bを直進
+ Cを右折
+ Fを直進
+ Rを左折(一時停止)
+ Pを直進
+ X地点の紙コップを取得してコースに戻る
+ Qを左折
+ Sを直進(一時停止)
+ Y地点に紙コップを置いてコースに戻る
+ Sを直進(一時停止)
+ Fを左折(一時停止)
+ Cを右折(一時停止)
+ D地点へ(ゴール)


*2ロボットの紹介 [#hfe78483]

基本のロボットに光センサーとアーム、起動スイッチを付けた構造になっています。

**ロボットの形 [#n402669d]

&ref(2017b/Member/Yoshi/Mission2/rosoku.JPG,60%,ロボの全体像(前));
&ref(2017b/Member/Yoshi/Mission2/rozennpou.JPG,60%,ロボ全体像(横));
&ref(2017b/Member/Yoshi/Mission2/robokouhou.jpg,45%,ロボ全体像(後));

左の写真がロボットの全体を横から見た図、真ん中の写真が前方から見た図、右の写真が後方から見た図です。

NXに付属している冊子のロボットを基にして光センサーと接触センサーを取り付けました。

パーツの中でも最も重量のある電池ボックス(兼制御部)の位置を少しだけでも下げるために元は斜めに設置して合ったものを、倒してなるべく水平に設置するよう改良しました。これにより重心が下がりロボットの走行時、旋回時の安定性が向上します。配線の都合上、元の形とは上下を入れ替えています。

*3ロボット作成で工夫した点 [#r3f47f32]

&ref(2017b/Member/Yoshi/Mission2/rozenn.JPG,60%,ロボの全体像(前2));
&ref(2017b/Member/Yoshi/Mission2/lightsenn.jpg,80%,ロボの光センサー);

光センサーは最初に試作した時から安定して明るさが読み取れたのでそのまま変更せずに使用しました。念のため取り付ける位置を上下にずらして見ましたが、下にずらすと紙面に密着して光が十分に反射せず、上にずらすと紙面からの光が広がってしまいどちらの場合も望んでいた光の変化が得られなかったのでこの位置が最適だと判断しました。

またロボットの左側に接触センサーを取り付け、起動ボタンとして活用しました。場所は特に制約もないので押しやすいところに設置しました。

アームは軽量化の為にシンプルな構造にしました。紙コップより若干大きい形とにして余裕を持たせています。

*4プログラム [#t1f283c1]
**定義した定数 [#o1329b1a]

プログラムを簡略化し、開発しやすくするためにいくつか定数を定義しました。

以下はその抜粋です

 #define Apower 37
 #define Bpower 34  //直進するのに必要な出力
 #define ttime 950  //90度曲がるのに必要な時間
 #define kanndo 30 //感度、ライントレースの反応の度合い
まず上二つが移動用モーターの出力です。数値を左右で変えてまっすぐ先進するようにしました。

3つめは旋回時に90°回転するための待ち時間です。

最後の『kanndo』はライントレースの感度です。

**定義した変数 [#vb60d72c]

プログラムを読み取りやすくし、また調整しやすくするためにいくつか変数を使いましたそれを紹介します。


**定義したサブ関数 [#m9587eea]

定数と同様にいくつかサブ関数を定義しました。これにより可読性を高め、他人が見てもわかりやすくなります。

+ c、旋回角度を指定するために使います。1で901度回転するようになっています
+

サブ関数の中には中にサブ関数を使用しているところがあるので分けて説明します。

***サブ関数その1 (基本動作)[#n49e72fe]

 sub go_for()
 {
     OnFwd(OUT_A,Apower);
     OnFwd(OUT_B,Bpower);
 }
 sub go_back() 
 {
     OnFwd(OUT_A,-Apower);
     OnFwd(OUT_B,-Bpower);
 }
 sub turnL(float c)
 {
     OnFwd(OUT_A,Apower);OnFwd(OUT_B,-Bpower);
     Wait(c*ttime);
     Float(OUT_AB);  //左に曲がる(c×90)度
 }
 sub turnR(float c)
 {
     OnFwd(OUT_A,-Apower);OnFwd(OUT_B,Bpower);
     Wait(c*ttime);
     Float(OUT_AB);  //右に曲がる(c×90)度 
 }
 

ここで上げたサブ関数はロボットを動かす基本動作です。先進、後進、左旋回、右旋回のためのサブ関数です。前進、後進は開始のみ、旋回は回転する角度を指定して旋回します。

***サブ関数その2(ライントレース用) [#zb1341d5]

 sub turnR2(float d)
 {
     OnFwd(OUT_A,Apower-d*kanndo);OnFwd(OUT_B,Bpower+d*kanndo);
 }
 sub turnL2(float d)
 {
     OnFwd(OUT_A,Apower+d*kanndo);OnFwd(OUT_B,Bpower-d*kanndo);
 }
 sub turnR1(float d)
 {
     OnFwd(OUT_A,-d*kanndo);OnFwd(OUT_B,Bpower+d*kanndo);
 }
 sub turnL1(float d)
 {
     OnFwd(OUT_A,Apower+d*kanndo);OnFwd(OUT_B,-d*kanndo);
 }  

ここで上げたサブ関数はライントレースをする際に使います。黒線と白線の境界からのずれの度合いを『d』としてずれに応じて左右のタイヤの出力を調節しています。

関数が4つあるのは、黒線の右側を走るときと左側を走る為に必要だからです。

***サブ関数その3(右折、左折用関数) [#n4b63b7c]

 sub sennkaiL(int t)
 {
     Off(OUT_AB);
     go_for();
     Wait(t);
     turnL(1);
 }
 sub sennkaiR(int t)
 {
     Off(OUT_AB);
     go_for();
     Wait(t);
     turnR(1);
 }

***サブ関数その4(黒線の端から反対側への移動) [#c60ca96a]

 sub hennkouRL()
 {
     turnL(1);
     go_for();
     Wait(300);
     turnR(0.9);
 }
 sub hennkouLR()
 {
     turnR(0.9);
     go_for();
     Wait(300);
     turnL(1);
 }

この二つの関数は、ロボットが走る場所を移す関数です。黒線の右側から左に移ったり、左から右に移ったりします。

交差点の存在を検知するために、ロボットを黒線の右側と左側の変更しながら走る必要があったのでこのプログラム和作りました。

***サブ関数その5(アームの制御) [#u2c92213]

 sub armdown()
 {
     RotateMotor(OUT_C, 20,120);
     Wait(1000);
     Off(OUT_C);
 }
 sub armup()
 {
     RotateMotor(OUT_C, -20,120);
     Wait(1000);
     Off(OUT_C);
 }

このサブ関数は紙コップを捕まえて離すためのプログラムです。RetateMotorを使うことで角度を指定して動かしてずれが起きないようにしました。

***サブ関数その6(黒線の明るさの自動取得) [#d46bbd32]

 int cyari(int lsw)
 {
     ResetTachoCount(OUT_C);
     SetSensorLight(S1);
     SetSensorMode(S1,SENSOR_MODE_RAW);
     SetSensorTouch(S4);
     int i=1;
     int lsb=SENSOR_1;
     int lsb2=SENSOR_1-1;
     while (i==1){
         go_for();
         lsb2=SENSOR_1;
         NumOut(80,LCD_LINE4,lsb2);
         if (lsb>lsb2) {
             lsb=lsb2;
             }
         if (lsb+10<lsb2) {
             i=10;
             }
         if (lsb>lsw-150) {
             i=1;
             }    
         }
     Off(OUT_AB);
     NumOut(80,LCD_LINE1,lsw);
     NumOut(80,LCD_LINE2,lsb);
     return lsb;
 }

黒線の明るさの最低値を自動取得っするプログラムです。進みながら明るさを取得します。詳しくは後述します。

***サブ関数その7(ライントレースのプログラム。) [#mb31891c]

 sub linecomonn(int nL,int nR,int lsw,int lsb,int wall2,int point,int ftime,int waitt,int kankaku)
 {
    int deruta=(lsw-lsb)/2; //102
    float wall1=lsb+deruta;  //348+102
    int n=0;
    int ls=0;
    int kauntL=0;
    int kauntR=0;
    long told=0;
    long t0=CurrentTick();
    long tsub=0;
    while (n==0){
        ls=SENSOR_1;
        NumOut(80,LCD_LINE4,ls);
        if (ls>wall1) {
            if (lsw-ls<wall2) {
                turnL1((ls-wall1)/deruta);
                //PlaySound(SOUND_CLICK);
                if ((CurrentTick()-told>=kankaku)&&(CurrentTick()-t0>waitt)) {
                    kauntL=kauntL+1;
                    told=CurrentTick();
                    }
                turnL1((ls-wall1)/deruta);
                //PlaySound(SOUND_CLICK);
                }
            else{
                turnL2((ls-wall1)/deruta);
                }
            ls=SENSOR_1;
            }
        if (ls<=wall1) {
            if (ls-lsb<wall2) {
                if ((CurrentTick()-told>=kankaku)&&(CurrentTick()-t0>waitt)) {
                    kauntR=kauntR+1;
                    told=CurrentTick();
                    }
                turnR1((wall1-ls)/deruta);
                //PlaySound(SOUND_CLICK);
                }
            else{
                turnR2((wall1-ls)/deruta);
                }
            ls=SENSOR_1;
            }
        if(kauntL>=nL){
            n=1;
            }
        if(kauntR>=nR){
            n=1;
            }
        if ((n==1)&&(point==1)) {
            tsub=CurrentTick();
            point=2;
            n=0;
            }
        if ((n==1)&&(point==2)) {
            n=0;
            }
        if((point==2)&&(CurrentTick()-tsub>ftime)) {
            n=1;
            }
        NumOut(0,LCD_LINE1,kauntL);
        NumOut(0,LCD_LINE2,kauntR);
        }
 }

 sub linecomonn2(int nL,int nR,int lsw,int lsb,int wall2,int point,int ftime,int waitt,int kankaku)
 {
    int deruta=(lsw-lsb)/2; //102
    float wall1=lsb+deruta;  //348+102
    int n=0;
    int ls=0;
    int kauntL=0;
    int kauntR=0;
    long told=0;
    long t0=CurrentTick();
    long tsub=0;
    while (n==0){
        ls=SENSOR_1;
        NumOut(80,LCD_LINE4,ls);
        if (ls>wall1) {
            if (lsw-ls<wall2) {
                if ((CurrentTick()-told>=kankaku)&&(CurrentTick()-t0>waitt)) {
                    kauntR=kauntR+1;
                    told=CurrentTick();
                    //PlaySound(SOUND_CLICK);
                    }
                turnR1((ls-wall1)/deruta);
                //PlaySound(SOUND_CLICK);
                }
            else{
                turnR2((ls-wall1)/deruta);
                }
            ls=SENSOR_1;
            }
        if (ls<=wall1) {
            if (ls-lsb<wall2) {
                if ((CurrentTick()-told>=kankaku)&&(CurrentTick()-t0>waitt)) {
                    kauntL=kauntL+1;
                    told=CurrentTick();
                    }
                turnL1((wall1-ls)/deruta);
                //PlaySound(SOUND_CLICK);
                }
            else{
                turnL2((wall1-ls)/deruta);
                }
            ls=SENSOR_1;
            }
        if(kauntL>=nL){
            n=1;
            }
        if(kauntR>=nR){
            n=1;
            }
        if ((n==1)&&(point==1)) {
            tsub=CurrentTick();
            point=2;
            n=0;
            }
        if ((n==1)&&(point==2)) {
            n=0;
            }
        if((point==2)&&(CurrentTick()-tsub>ftime)) {
            n=1;
            }
        NumOut(0,LCD_LINE1,kauntL);
        NumOut(0,LCD_LINE2,kauntR);
        }
 }

ライントレースをするためのプログラムです。黒線の右側を走る用のものと、左側を走る用のものと二つ作りました。構造は後述します。

**実行するプログラム [#t144e1c4]

ここまでで定義したものを使って指定のルート通るために以下のようにtask mainを作りました

 task main ()
 {
    ResetTachoCount(OUT_C);
    SetSensorLight(S1);
    SetSensorMode(S1,SENSOR_MODE_RAW);
    SetSensorTouch(S4);
    armup();
    int lsw=SENSOR_1;
    int lsb=cyari(lsw);
    while(SENSOR_4==0) {}
    linecomonn(50,2,lsw,lsb,30,0,0,1000,2000);
    PlaySound(SOUND_UP);
    sennkaiR(200);
    linecomonn(1,50,lsw,lsb,30,1,2000,1500,2000);
    PlaySound(SOUND_UP);
    hennkouRL();
    linecomonn2(50,1,lsw,lsb,30,1,2000,1500,2000);
    PlaySound(SOUND_UP);
    hennkouLR();
    linecomonn(50,1,lsw,lsb,30,0,0,1000,2000);
    PlaySound(SOUND_UP);
    sennkaiR(0);
    hennkouRL();
    linecomonn2(1,1,lsw,lsb,80,0,0,1000,1000);
    PlaySound(SOUND_UP);
    Off(OUT_AB);
    Wait(2000);                //円
    sennkaiL(200);
    linecomonn2(1,50,lsw,lsb,20,1,700,1000,1500);
    Off(OUT_AB);
    turnR(1);
    armdown();
    turnL(0.9);
    linecomonn2(1,50,lsw,lsb,20,0,0,1000,1500);
    PlaySound(SOUND_UP);
    sennkaiL(500);
    linecomonn(50,1,lsw,lsb,30,0,0,1000,1000);//円2
    Off(OUT_AB);
    PlaySound(SOUND_UP);
    Wait(2000);
    linecomonn(50,1,lsw,lsb,30,0,0,1000,800);
    turnR(2.7);
    armup();
    turnR(1.7);
    PlaySound(SOUND_UP);
    Wait(2000);
    go_for();
    Wait(200);
    Float(OUT_AB);
    linecomonn(1,1,lsw,lsb,40,0,0,800,800);  //sf
    Off(OUT_AB);
    PlaySound(SOUND_UP);
    Wait(2000);
    sennkaiL(400);
    linecomonn(50,1,lsw,lsb,30,0,0,1000,2000);
    Off(OUT_AB);
    PlaySound(SOUND_UP);
    Wait(2000);
    turnR(1);
    go_for();
    Wait(2100);
    Off(OUT_AB);
    while(SENSOR_4==0) {
    PlaySound(SOUND_UP);
    Wait(1500);
 }
 }

特出して書くことはないと思いますが、「埼」から「玉」に移動する際にY軸の位置をレールの端に合わせてずれにくいようにしています

*5実行結果 [#yce51899]

こうして作ったロボットとプログラムを動かしてみた。まず倍率を0.8倍にして動かした。
&br;
その結果

&ref(2017b/Member/Yoshi/Mission2/Video.gif,120%,滑らか);
&br;
のように最後の一画が少しはみ出た。なので今度は倍率を0.5倍にして動かした。
&br;
その結果

&ref(2017b/Member/Yoshi/Mission1/kekka2.jpg,87%,埼玉1);
&br;
となりはみ出ずに書くことができた。

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