2017b/Member/Taka/Mission2 の変更点 - ロボティクス入門ゼミ

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目次
#contents

*課題 [#b3508a12]
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する。
&ref(2017b/Member/Taka/Mission2/2017b-mission2.png,640x480,コース);

**コース [#k32f7ed7]
私は第２コースを選択した。

Dをスタート→Cを直進→Bを左折→Pを左折(一時停止)→Qを直進→Rを左折

→Fを左折→Sを直進(一時停止)→Y地点の紙コップを取得してコースに戻る→Sを直進(一時停止)

→Qを左折(一時停止)→Rを直進→X地点に紙コップを置いてコースに戻る→Pを左折→Bを左折(一時停止)→A地点へ(ゴール)


ラインは真ん中の方が黒が濃くなるように作成した。
*ロボットの説明 [#m72a0782]

**ロボット全体 [#y11022aa]
&ref(2017b/Member/Taka/Mission2/1515606271846.jpg,320x240,ロボット全体);

基本的には小回りがなるべくきくようにロボットを作成した。ロボットの本体部分は、最初に作ったロボットからコントローラを、ロボットの重心のことを考えて水平に付け変えた。ライトの部分は、説明書に載っていたものより少し本体に近くなるように工夫した。このロボットに紙コップをとるための機構を上前方の真ん中につけた。

**紙コップをとる機構 [#pdd59be6]
&ref(2017b/Member/Taka/Mission2/1515606249111.jpg,320x240,紙コップアーム);
←下ろす前

紙コップを取るためのアームは、枠を下ろして紙コップを取るような機構にした。ここで工夫したのは、ロボットの左前方にあるL字のバーです。このバーで紙コップをとらえることによって、確実に枠内に入るようにできた。また、紙コップとセンサーが移動中などにぶつかることもこのバーで防ぐことが出来ている。

&ref(2017b/Member/Taka/Mission2/1515606229654.jpg,240x320,紙コップアーム);
←下ろした後

*プログラムの説明 [#n48c211d]

&ref(2017b/Member/Taka/Mission2/ロボ　資料.png,240x320,明るさの数値);

線の明るさや範囲はこのようになっていて、通常時（直線や緩いカーブなど）は３段階、急カーブでは５段階になっている。

スピードや閾値を定義した。タイヤのスピードはモーターによって僅かにズレがあったのでそれぞれ用意した。
 #define speedA 38  //右タイヤのスピード
 #define speedB 36  //左タイヤのスピード
 #define THRESHOLD 50  //閾値
 #define STEP 1  //Waitの引数
 #define sA2 speedA/2  //スピードを遅くする時に使用
 #define sB2 speedB/2  //スピードを遅くする時に使用

サブルーチンで前進や旋回などの基本動作、ライントレースのプログラム、紙コップを取る・放すプログラムを作成した。

 sub go_forward(long x,long y)  //前進
 {
     OnFwd(OUT_A,speedA-x);OnFwd(OUT_B,speedB-y);
 }
 
 sub go_right1(long x,long y)  //右カーブ
 {
     OnFwd(OUT_B,speedB-y);Off(OUT_A);
 }
 
 sub go_left1(long x,long y)  //左カーブ
 {
     OnFwd(OUT_A,speedA-x);Off(OUT_B);
 }
 
 sub go_right2(long x,long y)  //右旋回
 {
     OnFwd(OUT_A,-speedA-x);OnFwd(OUT_B,speedB-y);
 }
 
 sub go_left2(long x,long y)  //左旋回
 {
     OnFwd(OUT_A,speedA-x);OnFwd(OUT_B,-speedB-y);
 }
 
コースの場所によって交差点判定の時間などの細かいところを変えたので、通常時と急カーブを含めて６つのプログラムを用意した。動作が終わると音が鳴るようになっている。ライントレースのプログラムで使われている変数ｎは連続して同じ明るさの範囲のところを通る回数である。例えば、急カーブ（左折）のプログラムではgo_forwardの範囲で連続300回に達するとこのプログラムは終了する。通常時②ではgo_left2の範囲（濃い黒）で連続250回に達するとプログラムが終了するようになっている。n=n+1のあるところは動作を行う度nがカウントされていき、nが指定された回数に達するとプログラム終了し、n=0は一度動作するとnがリセットされるという意味である。これによって交差点判定を行っている。

急カーブは右折と左折で分かれている。

 sub L_Turn1(long x,long y)  //急カーブ（左折）
 {
     long n = 0;  //続けて直進した回数
 
     while (n < 300){
         if (SENSOR_1 < THRESHOLD -17) {
             go_left2(x,y);n=0;                  //nをリセット
         } else if (SENSOR_1 < THRESHOLD -13) {
             go_left1(x,y);
         } else if (SENSOR_1 < THRESHOLD-9) {
             go_forward(x,y);n=n+1;              //nを+1カウント
         } else if (SENSOR_1 < THRESHOLD +15) {
             go_right1(x,y);
         } else {
             go_right1(x,y);n=0;                 //nをリセット
         }
         Wait(STEP);
     }
 
     PlayTone(523,50);
 }
 
 sub L_Turn2(long x,long y)  //急カーブ（右折）
 {
     long n = 0;  //続けて直進した回数
 
     while (n < 300){
         if (SENSOR_1 < THRESHOLD -17) {
             go_left2(x,y);n=0;                  //nをリセット
         } else if (SENSOR_1 < THRESHOLD -13) {
             go_left1(x,y);
         } else if (SENSOR_1 < THRESHOLD-9) {
             go_forward(x,y);n=n+1;              //nを+1カウント
         } else if (SENSOR_1 < THRESHOLD +15) {
             go_right1(x,y);
         } else {
             go_right2(x,y);n=0;                 //nをリセット
         }
         Wait(STEP);
     }
 
     PlayTone(523,50);
 }

通常時に関しては、①が直線、②が円、③が２つの急カーブのつなぎの直線、④が紙コップを取りに行くために止まる時で分かれている。交差点は連続で黒が続き、nが指定回数に達することで判定している。①と②はほとんど同じようなプログラムだが、直線から円の交差点ん・円から直線の交差点が普通の交差点の時と僅かだがｎの指定する値に違いがあったので、プログラムを分けた。

 sub L_Straight1(long x,long y)  //通常時①（直線及び直角の交差点）
 {
     long n =0;  //続けて左旋回した（黒になった）回数
 
     while (n < 250){
         if (SENSOR_1 < THRESHOLD -13) {
             go_left2(x,y);n=n+1;            //nを+1カウント
         } else if (SENSOR_1 < THRESHOLD) {
             go_forward(x,y);
         } else {
             go_right1(x,y);n=0;             //nをリセット
         }
         Wait(STEP);
     }
 
     PlayTone(523,50);
 }
 
 sub L_Straight2(long x,long y)  //通常時②（円）
 {
     long n =0;  //続けて左カーブした（黒になった）回数
 
     while (n < 250){
         if (SENSOR_1 < THRESHOLD -13) {
             go_left1(x,y);n=n+1;            //nを+1カウント
         } else if (SENSOR_1 < THRESHOLD) {
             go_forward(x,y);
         } else {
             go_right1(x,y);n=0;             //nをリセット
         }
         Wait(STEP);
     }
 
     PlayTone(523,50);
 }
 
 sub L_Straight3(long x,long y)  //通常時③（急カーブ間の直線）
 {
     long n =0;  //続けて右カーブした（白になった）回数
 
     while (n < 300){
         if (SENSOR_1 < THRESHOLD -13) {
             go_left2(x,y);n=0;              //nをリセット
         } else if (SENSOR_1 < THRESHOLD) {
             go_forward(x,y);
         } else {
             go_right1(x,y);n=n+1;           //nを+1カウント
         }
         Wait(STEP);
     }
 
     PlayTone(523,50);
 }
 
 sub L_Straight4(long x,long y)  //通常時④（紙コップを取りに行く準備）
 { 
     long n =0;  //続けて直進した（黒になった）回数
 
     while (n < 300){
         if (SENSOR_1 < THRESHOLD -13) {
             go_forward(x,y);n=n+1;          //nを+1カウント
         } else if (SENSOR_1 < THRESHOLD) {
             go_forward(x,y);n=n+1;          //nを+1カウント
         } else {
             go_right1(x,y);n=0;             //nをリセット
         }
         Wait(STEP);
     }
 
     PlayTone(523,50);
 }

nについて何も書かれていないところはnをリセットもカウントもする必要がないと思ったからだ。例えば、通常時①ではgo_forwardのところでnについて何もない。上記にもある通り、黒いとこでの右旋回の回数をカウントすることで交差点判定をしているのだが、交差点で直進をしても黒いところへ行き右旋回することになる。下の絵の矢印のように動作する中での右旋回の回数をカウントするのだが、途中で直進が入ってしまっても黒いところでまた右旋回をしてカウントが続けられる。直進でnをリセットしてしまうと、それまでの右旋回のカウントがなくなり、プログラムが続き交差点判定が出来ないかもしれない。そういう意図でnについて何もないところがある。通常時①以外においても同様の理由だ。
nについて何も書かれていないところはnをリセットもカウントもする必要がないと思ったからだ。例えば、通常時①ではgo_forwardのところでnについて何もない。上記にもある通り、黒いとこでの右旋回の回数をカウントすることで交差点判定をしているのだが、交差点で直進をしても黒いところへ行き右旋回することになる。下の絵の矢印のように動作する中での右旋回の回数をカウントするのだが、途中で直進が入ってしまっても黒いところでまた右旋回をしてカウントが続けられる。直進でnをリセットしてしまうと、それまでの右旋回のカウントがなくなり、プログラムが続き交差点判定が出来ないかもしれないと考えた。また、線の色の濃さが均一ではないので、センサーの読み取る値が変わってしまうことを考えた。実際にこれで動かしても問題なくできていたのでそのようにした。そういう意図でnについて何もないところがある。通常時①以外においても同様の理由だ。

&ref(2017b/Member/Taka/Mission2/ロボ　資料２.png,240x320,交差点);


スタートの準備のプログラム。

 sub Start_Set(long x,long y)  //Dからスタートの線まで
 {
     while (SENSOR_1 > THRESHOLD -9) {
         go_forward(x,y);
         Wait(STEP);
     }
     PlayTone(523,50);
 
     go_right1(x,y);Wait(300);
     PlayTone(740,300);
 }

紙コップに関するプログラム。

 sub Cup_Catch()  //紙コップを取る
 {
     OnFwd(OUT_C,20);Wait(1300);
     Off(OUT_C);
     PlayTone(880,100);
 }
 
 sub Cup_Release()  //紙コップを離す
 {
     OnFwd(OUT_C,-20);Wait(1300);
     Off(OUT_C);
     PlayTone(880,100);
 }
 

メインのプログラムである。次のプログラミングがスムーズにいくように交差点判定などをした後に軌道修正をいれた。
 task main()
 {
     SetSensorLight(S1);  //センサーをセット
 
     Start_Set(0,0);  //D～スタート
 
     L_Straight1(0,0);  //スタート～C
 
     go_right1(0,0);Wait(300);  //C地点直進
 
     L_Straight1(0,0);  //C～B
     go_left2(0,0);Wait(200);  //軌道修正
 
     L_Straight1(0,0);  //B～P
     Off(OUT_AB);Wait(1000);  //一時停止
     go_left1(0,0);Wait(350);  //軌道修正
 
     L_Straight2(0,0);  //P～Q
 
     go_right1(0,0);Wait(300);  //Q地点直進
 
     L_Straight2(0,0);  //Q～R
     go_left1(0,0);Wait(200);  //軌道修正
 
     L_Straight1(0,0);  //R～E
     go_left2(0,0);Wait(300); //軌道修正
 
     L_Straight1(0,0);  //E～急カーブの入り
 
     L_Turn1(sA2,sB2);  //急カーブ
 
     L_Straight3(0,0);  //直線
 
     L_Turn2(sA2,sB2);  //急カーブ
 
     L_Straight1(0,0);  //急カーブの出～F
     go_left2(0,0);Wait(150);  //軌道修正
 
     L_Straight1(0,0);  //F～S
     Off(OUT_AB);Wait(1000);  //一時停止
 
     go_right1(0,0);Wait(300);  //S地点直進
 
     L_Straight4(0,0);  S～
     go_right2(0,0);Wait(900);Off(OUT_AB);  //紙コップを取る作業開始
     Cup_Catch();
     go_left2(0,0);Wait(1100);Off(OUT_AB);  //完了
 
     L_Straight2(0,0);  //～S
     Off(OUT_AB);Wait(1000);  //一時停止
 
     go_right1(0,0);Wait(300);  //S地点直進
 
     L_Straight1(0,0);  //S～Q
     Off(OUT_AB);Wait(1000);  //一時停止
     go_left1(0,0);Wait(350);  //軌道修正
 
     L_Straight2(0,0);  //Q～R
 
     go_right1(0,0);Wait(300);  //R地点直進
 
     go_right2(0,0);Wait(1000);Off(OUT_AB);  //紙コップを置く作業開始
     Cup_Release();
     go_left2(0,0);Wait(1000);Off(OUT_AB);  //完了
 
     L_Straight2(0,0);  //R～P
 
     L_Straight1(0,0);  //P～B
     go_left2(0,0);Wait(150);  //軌道修正
     Off(OUT_AB);Wait(1000);  //一時停止
 
     L_Straight1(0,0);  //B～ゴール
     PlayTone(740,300);
 
     go_right1(0,0);Wait(200);
     go_forward(0,0);Wait(500);  //ゴールからA
 }

*まとめ [#o055941e]

**反省 [#s093df6f]
本番では初めのP地点でうまくいかず、その後の２、３個のプログラムまで動いてしまった。その後、E地点のあたりまで強引に移動させたが、その後の動作はすべてうまくいった。練習の段階でPやQのところで交差点を反応しなかったり、次のプログラムまで過剰に反応したりということがあり、修正するのに苦労した。できる限りの改善はしたが、うまくいくときといかないときがあり、本番は賭けなところがあった。紙コップを取る部分に関しては、工夫したL字のバーがうまいことはまってスムーズかつ確実に取ることが出来た。

**感想 [#u75efa78]
序盤はコース作りで改善することがあったり、プログラムを一新したりと大変だった。ただ作業は全体的に楽しかった。課題１に比べて大変な部分も多かったが、その分達成感も大きくプログラムがうまくいってロボットがちゃんと動いてくれたときはとてもうれしかった。本番はうまくいかないところもあったが、うまくいった部分も多くあったので大きな達成感を得られた。