*目次 [#e1e7976c]
#contents
前回の課題
[[2018a/Member/montbell/Mission1]]
*課題�供Д薀ぅ鵐肇譟璽機� [#de3e13ad]
今回の課題は指定された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することである。ミッションとは第一コース、もしくは第二コースで黒い線に沿って動き、350mlの空き缶を移動させることである。私は第一コースを選択したのでその順路を下に示す。
&ref(2018a/Member/montbell/Mission2/2018a-mission2.png,70%,Mission2 );
（オレンジが順路、緑が缶を拾う位置、紫が缶を置く位置を示している）
*躯体本体 [#tea846eb]
**各部名称 [#k85dc485]
&ref(2018a/Member/montbell/Mission2/IMG_20180719_001833.jpg,30%,Mission2 );
&ref(2018a/Member/montbell/Mission2/IMG_20180719_001944.jpg,30%,Mission2 );
&ref(2018a/Member/montbell/Mission2/IMG_20180719_002013.jpg,30%,Mission2 );
��mA = MediumMotor('outA')
缶をキャッチするアームを動作させるためのミディアムモータ。モータの回転をアームに伝える機構はMission1の赤べこヘッドと同じため詳細は省略する。
��mR = LargeMotor('outB')
進行方向右側のゴムタイヤを動かすラージモーター。
��mL = LargeMotor('outC')
進行方向左側のゴムタイヤを動かすラージモーター。
��cs = ColorSensor('in1')
地面の色を判別するセンサ。これを使用し黒い線を判別させる。
**カラーセンサーの取り付け位置について [#a73e0e8e]
私たちは最初カラーセンサを上の写真のⒶの位置に取り付けていた。これはセンサーの位置をできるだけ前輪の車軸の近くにすることで急カーブでもスムーズに動作するロボットを作ること狙ったものだった。しかし小回りが利きすぎるため一度コースから外れると、コースに復帰した際進入角度が急になり交差点と誤認識することが多かった。そこであえて駆動輪の車軸から離れた今の位置に移すことで少しの動きでセンサーがコース上に復帰できるよう改修を行った。
また改修後カラーセンサーの固定が甘く時によって値が変化してしまう不具合が発生してしまった。そこでカラーセンサをより強固に固定するよう工夫した。
**缶をつかむ機構について [#b6810553]
このロボットでは缶に囲いを被せる形で缶のキャッチを行った。具体的には前回の課題で赤べこヘッドを稼働させる機構を流用したものを使用し歪んだ四角形の形をしたアームを下ろしている。このアームは大きめに作られており、また直前に少しアームを倒しておくことでわざわざコースを離脱しなくても缶をキャッチできるようになっている。またアームの形が歪んでいるのは缶を置く直前にロボットが旋回するとき缶が上から見て右上に動いて来るようにすためである。これにより缶を円のより中央に置くことができる。また缶を離した後に本体が旋回するがそのときに本体が缶に接触するのを防ぐ効果もある。
*プログラム [#b79376de]
**交差点の識別方法 [#v3b9b597]
今回の課題の最大の壁は交差点をいかにして認識するでした。そこで今回はライントレースの関数において一定時間以上黒い部分を走行した場合に関数が終了する仕組みにしました。以下はそのアルゴリズムをフローチャートで表したものです。ここでItimeは黒い部分を何秒通過したら交差点と認識するかを表している。
&ref(2018a/Member/montbell/Mission2/プロトコル.JPG,70%,Mission2 );
**関数...の前に [#bb49b518]
まず次の文章をプログラムしました。説明は省略します。
#!/usr/bin/env python3
from ev3dev.ev3 import *
from time import sleep
mA = MediumMotor('outA')
mR = LargeMotor('outB')
mL = LargeMotor('outC')
cs = ColorSensor('in1')
cs.mode = 'COL-REFLECT'
Itime = 0.491
mR.reset()
mL.reset()
**関数 [#me652ce4]
関数を作成します。
:ロボットを希望する方向へ動かす関数|
与えられた数値だけ動かす
def move_position(R,L):
mR.run_to_rel_pos(position_sp=R, speed_sp=130, stop_action='brake')
mL.run_to_rel_pos(position_sp=L, speed_sp=130, stop_action='brake')
直進
def move_foward():
mR.run_forever(speed_sp=140, stop_action='brake')
mL.run_forever(speed_sp=140, stop_action='brake')
緩やかに右
def move_right1():
mR.run_forever(speed_sp=60, stop_action='brake')
mL.run_forever(speed_sp=100, stop_action='brake')
右に曲がる
def move_right2():
mR.run_forever(speed_sp=35, stop_action='brake')
mL.run_forever(speed_sp=100, stop_action='brake')
右急カーブ
def move_right3():
mR.run_forever(speed_sp=-55, stop_action='brake')
mL.run_forever(speed_sp=90, stop_action='brake')
緩やかに左
def move_left1():
mR.run_forever(speed_sp=100, stop_action='brake')
mL.run_forever(speed_sp=60, stop_action='brake')
左に曲がる
def move_left2():
mR.run_forever(speed_sp=100, stop_action='brake')
mL.run_forever(speed_sp=35, stop_action='brake')
左急カーブ
def move_left3():
mR.run_forever(speed_sp=90, stop_action='brake')
mL.run_forever(speed_sp=-55, stop_action='brake')
停止
def stop():
mR.run_timed(time_sp=0, speed_sp=0, stop_action='coast')
mL.run_timed(time_sp=0, speed_sp=0, stop_action='coast')
:アームを動かす関数|
正の値で下げ、負の値で上げる。
def armturn(t):
mA.run_to_rel_pos(position_sp=t, speed_sp=70, stop_action='brake')
sleep(1)
:ラインの右側をトレースする関数|
&ref(2018a/Member/montbell/Mission2/IMG_20180815_212749.png,30%,Mission2 );
&ref(2018a/Member/montbell/Mission2/IMG_20180815_212749.png,18%,Mission2 );
ここではカラーセンサの値によってロボットの進み方を７段階に分けてライントレースを行っています。黒い部分を一定時間(Itime)以上通過するとこの関数は終了します。
def toresu_right():
t0 = time.time()
while time.time() - t0 < Itime:
if 75 < cs.value(0):
t0 = time.time()
if 60 < cs.value(0) < 75:
move_left2()
t0 = time.time()
if 50 < cs.value(0) < 60:
move_left1()
t0 = time.time()
if 45 < cs.value(0) < 50:
move_foward()
t0 = time.time()
if 40 < cs.value(0) < 45:
move_right1()
t0 = time.time()
if 35 < cs.value(0) < 40:
move_right2()
if cs.value(0) < 35:
move_right3()
:ラインの左端をトレースする関数|
ラインの右側をトレースする関数と同じプロトコルで進む向きが左右反転している。
def toresu_left():
t0 = time.time()
while time.time() - t0 < Itime:
while 75 < cs.value(0):
move_right3()
t0 = time.time()
while 60 < cs.value(0) < 75:
move_right2()
t0 = time.time()
while 50 < cs.value(0) < 60:
move_right1()
t0 = time.time()
while 45 < cs.value(0) < 50:
move_foward()
t0 = time.time()
while 40 < cs.value(0) < 45:
move_left1()
while 35 < cs.value(0) < 40:
move_left2()
while cs.value(0) < 35:
move_left3()
:ロボットを左トレースに復帰させる関数|
run_to_rel_posを使用しロボットの体勢を整えたうえで黒いラインを見つけるで緩やかに右に曲がりながら進む。
def return_toresu_left(R,L):
mR.run_to_rel_pos(position_sp=R, speed_sp=100, stop_action='brake')
mL.run_to_rel_pos(position_sp=L, speed_sp=100, stop_action='brake')
sleep(3.5)
while cs.value(0) > 45:
move_right1()
:ロボットを右トレースに復帰させる関数|
ロボットを左トレースに復帰させる関数と同じプロトコルで進む向きが左右反転している。
def return_toresu_right(R,L):
mR.run_to_rel_pos(position_sp=R, speed_sp=100, stop_action='brake')
mL.run_to_rel_pos(position_sp=L, speed_sp=100, stop_action='brake')
sleep(6.5)
while cs.value(0) > 45:
move_left1()
:ロボットをサークル上で右トレースに復帰させる関数|
交差点LやKなどで使用する。run_to_rel_posで交差点を乗り越えてからサークルになっている黒いラインを見つけるまで急激に左へ曲がり続ける。
def return_circle_right():
mR.run_to_rel_pos(position_sp=180, speed_sp=80, stop_action='brake')
mL.run_to_rel_pos(position_sp=0, speed_sp=80, stop_action='brake')
sleep(4)
while cs.value(0) > 40:
mR.run_forever(speed_sp=100, stop_action='brake')
mL.run_forever(speed_sp=0, stop_action='brake')
:ロボットをサークル上で左トレースに復帰させる関数|
ロボットをサークル上で右トレースに復帰させる関数と同じプロトコルで進む向きが左右反転している。
def return_circle_left():
mL.run_to_rel_pos(position_sp=180, speed_sp=80, stop_action='brake')
mR.run_to_rel_pos(position_sp=0, speed_sp=80, stop_action='brake')
sleep(4)
while cs.value(0) > 40:
mL.run_forever(speed_sp=100, stop_action='brake')
mR.run_forever(speed_sp=0, stop_action='brake')
:ロボットを白いエリアに出るまで左に急旋回させる関数|
おもに交差点Dで使用するために作成した。交差点から抜け出す際に同じ交差点を再度認識してしまうことを防ぐことができる。このことが後から分かったため多用している。非常に役に立つ。
def return_circle_right_W():
while cs.value(0) < 45:
mR.run_forever(speed_sp=80, stop_action='brake')
mL.run_forever(speed_sp=-30, stop_action='brake')
:ロボットを白いエリアに出るまで右に急旋回させる関数|
上記の関数が非常に役立つことが判明したため作成した。上記の関数と同じプロトコルで進む向きが左右反転している。
def return_circle_left_W():
while cs.value(0) < 45:
mR.run_forever(speed_sp=-30, stop_action='brake')
mL.run_forever(speed_sp=80, stop_action='brake')
:トレースする端を切り替える関数|
交差点Gを通過後に、左トレースから右トレースに切り替えるためだけに作った関数。一定距離走行の後、白いエリアに出るまで直進する。
def return_circle_foward_W():
mR.run_to_rel_pos(position_sp=60, speed_sp=80, stop_action='brake')
mL.run_to_rel_pos(position_sp=60, speed_sp=80, stop_action='brake')
sleep(2)
while cs.value(0) < 45:
mR.run_forever(speed_sp=50, stop_action='brake')
mL.run_forever(speed_sp=50, stop_action='brake')
**実際に走行させるためのプログラム [#w11dd679]
return_toresu_left(360,360) //スタート位置Aを突破し左トレーストレースに移行
toresu_left()
stop()
sleep(2)
return_toresu_left(0,240) //交差点Cを突破
toresu_left()
stop()
armturn(110) //・・・・・��
sleep(1)
return_circle_right_W()
toresu_left()
stop() //交差点D
sleep(3)
armturn(25) //缶をキャッチ
sleep(1)
return_circle_right_W()
toresu_left()
return_circle_left() //交差点E
toresu_left()
stop()
sleep(3) //交差点F
return_circle_right_W()
toresu_left()
stop() //交差点G
sleep(3)
return_circle_foward_W() //左トレースから右トレースに切り替え
toresu_right()
stop()
sleep(1)
return_circle_left_W() //直角カーブ
toresu_right()
toresu_right()
return_circle_right_W() //２個目のヘアピンカーブで左トレースに移行
toresu_left()
stop() //交差点H
sleep(3)
return_toresu_left(-290,0)
return_circle_left_W() //・・・・・・・・・��
toresu_right()
return_circle_left_W() //交差点I
stop()
sleep(3)
toresu_right()
return_circle_right() //交差点L
toresu_right()
return_circle_right() //交差点K
toresu_right()
stop()
sleep(3) //交差点J
move_position(185,-345) //Yに缶を置きに行く
sleep(3)
armturn(-140) //缶をリリース
stop()
sleep(2)
return_toresu_right(-60,-625) //JB間の左トレースに復帰
return_circle_right_W()
toresu_left()
stop()
sleep(3) //交差点B
return_circle_right_W()
toresu_left()
stop()
sleep(1)
move_position(230,1100) //ゾーンAに駐車
sleep(8)
stop()
:�，砲弔い�|
缶をキャッチする際に悩まされたのは交差点Dにおいてロボットが一時停止するときの車体の向きが一定ではないことだった。そこで�，罵修瓮◆璽爐鯏櫃靴討�くことで、うまく缶を正面にとらえられずともアームに缶が引っかかることでキャッチできるようにした。
:�△砲弔い�|
ここでは交差点Hへの進入角度によってはIH間への復帰の際コースに対して鈍角に侵入してしまうことがあった。return_circle_left_W()を使用することによりすぐに交差点との誤認識はなくなったが、本番ではIH間への進入後の右トレースが不安定になり交差点と誤認識してしまった。
*最後に [#s74396f3]
今回の課題は予想以上に難しくほとんど予定通りにいかなかった。またトレース自体はできても交差点認識のアルゴリズムを考えることができず先生の力を借りてしまった。それだけ時間かけても
信頼性のある完成形を作ることができず、本番では交差点の誤認識が発生してしまい完全自動で課題を達成できなかったのは非常に悔しい。次回はもっと成功確率の高いロボットを作りたい。
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