2014b/Member/Misuzu/Mission3
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開始行:
*ロボット本体 [#q2296285]
何度も作り変え、最終的にはこのような形になりました。この1台で行います。
&ref(最終形態.JPG);
このロボットの動きはまず、本体正面に付けた超音波センサでコップを探し、カニの手のようなアームでコップを掴みます。
掴んだ後にコップをひっくり返して移動をするので、ボールが落ちないように蓋をつけました。蓋もモーターで動きます。
&ref(持ち上げる.JPG);
コップを掴んだあとは、再びセンサで空のコップをさ探して近づき、カニの手でコップを持ち上げ傾けてボールを注ぐ、という動きでボールを移し替えます。
&ref(注ぐとき.JPG);
片面でこの動きができれば、もう片方でも同じプログラムを動かせば良いだろうと考えました。
また、改良前の段階で、カニの手のアームを固定させるためにモニターの上にたくさん部品を載せてしまい、モニターが見えなくなるという事態が生じました。
それだと作業効率が悪いので、このようにしてしっかり見えるように改良しました。
&ref(モニター.JPG);
また、少ない部品でしっかり固定をするように工夫をしました。これなら持ち上げても外れません。
&ref(組み立て.JPG);
また、サンプルのロボットのキャスターを真似してキャスターを取り付けました。これにより、旋回の動きがスムーズになりました。
&ref(キャスター.JPG);
*動きの説明 [#uf0812ea]
&ref(フィールド.png);
右側に腕があるので、後ろ向きでスタートします。まず、1の場所まで後退します。(1)
1の場所で半時計回りに旋回し少し前進して2の場所まで行き(2)、60度の範囲でコップを探します。(3)
コップの位置と距離を確認して、10センチ手前まで進み、反時計周りに旋回します。(4)
スレーブに「コップを掴む」というプログラムを起動させます。(5)
スレーブは、コップを掴んだあとに音を発します。この音を感知するまで待ちます。(6)
コップを掴んだら、その場で反時計回りに旋回し、次は空のコップのある4の場所を目指します。(7)
少し後退することで、正確にコップの位置を把握するために、ある程度の距離をとります。(8)
そのあとは、最初と同様に、超音波センサでコップの位置と距離を測り、10センチ手前まで進みます。(9)
スレーブにそそぐプログラムを送信し(10)、コップを傾ける前にふたをさせます。
コップを持ち上げた状態で反時計回りに旋回し、ふたを開けます。(11)
持ち上げた状態で再び旋回し(12)、腕をおろすプログラムを送信します。(13)
ボールを移したので、次は元の位置にコップを戻す動作にいきます。
カニの手でコップを倒さないように、少し後退し、反時計回りに旋回します。(14)
この動作は、何度も試して、具体的な値を入れて動かしています。
この動きでだいたい3の場所あたりに移動できるので、コップを離すプログラムを送信します。(15)
そのあとは、反対側のフィールドに移動をして、(3)あたりからの動作をさせるプログラムになっています。※反対側に移動してからの動作は、うまくいきませんでした。
*プログラム(マスター側) [#k4a46d0c]
-定義
#define SPEED 70
#define SPEED_SLOW 45
#define CONN 1 //スレーブの接続番号
2つのNXTをBluetoothで接続します。向かって右側がマスター、腕の付いている左側がスレーブです。
スレーブ側には腕の、マスター側にはコップを探して近づくプログラムを転送しておきます。
すべての指示をマスターが送ります。
-10センチ手前まで行くプログラム [#f8124b94]
以下のように、先生からもらったサンプルのプログラムを参考に作りました。
const float diameter = 5.45; //タイヤの直径(cm)
const float track = 12; //タイヤのトレッド幅(cm)
const float pi = 3.1415; //円周率
long angle_save;
void fwdDist(float d) //距離dcm前進
{
long angle;
angle = d/(diameter*pi)*360.0; //角度を計算する
RotateMotorEx(OUT_BC, SPEED_SLOW, angle, 0, true, true);
}
void turnAng(long ang) //角度ang度の時計回りの旋回
{
long angle;
angle = track/diameter * ang;
RotateMotorEx(OUT_BC, SPEED_SLOW, angle, 100, true, true);
}
void ReturnAng(long ang) //角度ang度の半時計回りの旋回
{
Wait(500);
long angle;
angle = track/diameter * ang;
RotateMotorEx(OUT_BC, SPEED_SLOW, angle, -100, true, true);
}
int searchDirection(long ang) //現在の方向を中心にang度の範囲で探し、障害物までの距離を返す
{
long angle,tacho_min=0, tacho_corr;
int d_min;
d_min=600; //仮の最小値
angle = (track/diameter)*ang; //旋回角度からタイヤの回転を計算
turnAng(ang/2); //指定された角度の半分を旋回
ResetTachoCount(OUT_BC); //角度計測をリセット
OnFwdSync(OUT_BC,SPEED_SLOW-15,-100); //半時計回りに旋回
while(MotorTachoCount(OUT_B)<=angle){
if(SensorUS(S1)<d_min){
d_min=SensorUS(S1);
tacho_min=MotorTachoCount(OUT_B);
}
}
angle_save=tacho_min;
OnFwdSyncEx(OUT_BC,SPEED_SLOW,100,RESET_NONE);
until(MotorTachoCount(OUT_B)<=tacho_min||SensorUS(S1)<=d_min);
Wait(14); //微調整
Off(OUT_BC);Wait(500);
return d_min;
}
これは本体の上に付けた音のセンサで使用します。スレーブが動作を終えたあとに鳴らす音を感知して、その動作が終わったことを確認してから次の動作に移るためです。
void WAIT(){
while(Sensor(S2)>99)//返事(音)を待つ
{Wait(1);}
}
スタートする時からカニの爪を開いたままコップの手前まで行きます。そのあと半時計回りに旋回してコップをキャッチします。この一連の動作を以下のように「SearchCup」という命令にしました。
void SearchCup(int a, int b)//a=何cm手前で停止、b=行って何度回転する
{int d = searchDirection(60);
if (d > a) {
fwdDist(d-a);
}
Wait(100);
ReturnAng(b); //反時計周りにb度旋回
Off(OUT_BC);
}
これは、逆の動作をさせるためのプログラムです。コップを持って行く過程を逆にたどれば、元々コップの置いてあった場所まで戻れると考えましたが、思っていたようには動かなかったので、使用せず他の方法を取りました。
void comeback(int d, int cm, int turn, int angle){
ReturnAng(angle);
fwdDist(-d);
turnAng(turn);
}
task main()
{
SetSensorLowspeed(S1); //端子1に超音波センサ
SetSensorSound(S2); //端子2に音のセンサ
int ang1,ang2,d1,d2,d;
fwdDist(-40.0); //50センチ後退(1)
Wait(500);
ReturnAng(70); //反時計周りに70度旋回(2)
Wait(500);
fwdDist(25.0); //25センチ前進 (3)
Wait(500);
/*ボールの入ったコップの方向を探した後、近づいて10センチ手前で停止*/(4)
SearchCup(8,70);
ang1=angle_save;
d=d1;
until(BluetoothStatus(CONN)==NO_ERR); //接続できるまで待つ
/*コップに近づいた後スレーブコップをつかむプログラムを送信*/(5)
RemoteStartProgram(CONN,"hold_sound.rxe");
WAIT();//スレーブが音を発するまで待つ(6)
ReturnAng(130); //反時計周り130度旋回(7)
Wait(500);
fwdDist(-15); //15cm後退(8)
/*空のコップの方向を探した後、近づいて10センチ手前で停止*/(9)
SearchCup(11,0);
ang2=angle_save;
d=d2;
/*空のコップに近づいた後スレーブにボールを注ぐプログラムを送信*/(10)
RemoteStartProgram(CONN,"pour_up.rxe");
Wait(5000);
ReturnAng(50); //反時計回りに50度旋回
RemoteStartProgram(CONN,"pour_open.rxe");(11)
Wait(3000);
turnAng(-40);(12)
RemoteStartProgram(CONN,"pour_down.rxe");(13)
Wait(3000);
fwdDist(-20);
Wait(500);
ReturnAng(120);(14)
Wait(500);
/*スレーブにコップを離すプログラムを送信*/(15)
RemoteStartProgram(CONN,"release_sound.rxe");
WAIT();
turnAng(90);
fwdDist(-25);
Wait(500);
turnAng(-70);
Wait(500);
fwdDist(30);
SearchCup(8,70);
/*ボールの入ったコップの方向を探した後、近づいて10センチ手前で停止*/
SearchCup(8,70);
ang1=angle_save;
d=d1;
until(BluetoothStatus(CONN)==NO_ERR); //接続できるまで待つ
/*コップに近づいた後スレーブコップをつかむプログラムを送信*/
RemoteStartProgram(CONN,"hold_sound.rxe");
WAIT();//スレーブが音を発するまで待つ
ReturnAng(130); //反時計周りに360度旋回
Wait(500);
fwdDist(-15); //10cm後退
/*空のコップの方向を探した後、近づいて10センチ手前で停止*/
SearchCup(11,0);
ang2=angle_save;
d=d2;
/*空のコップに近づいた後スレーブにボールを注ぐプログラムを送信*/
RemoteStartProgram(CONN,"pour_up.rxe");
Wait(5000);
ReturnAng(50);
RemoteStartProgram(CONN,"pour_open.rxe");
Wait(3000);
turnAng(-40);
RemoteStartProgram(CONN,"pour_down.rxe");
Wait(3000);
fwdDist(-20);
Wait(500);
ReturnAng(90);
Wait(500);
/*スレーブにコップを離すプログラムを送信*/
RemoteStartProgram(CONN,"release_sound.rxe");
WAIT();
}
*プログラム(スレーブ側) [#c3858149]
コップを掴むプログラム
/* モーターAがハサミ、モーターBが腕 */
#define HOLD OnFwdReg(OUT_A,-40,OUT_REGMODE_IDLE); //コップを挟む
task main()
{
HOLD; //掴む
Wait(500); //ちょっと待つ
Off(OUT_A); //モーターAを切る
Wait(500);
PlaySound(SOUND_UP);
Wait(100);
PlaySound(SOUND_UP);
Wait(100);
}
コップを離すプログラム
/* モーターAがハサミ、モーターBが腕 */
#define RELEASE RotateMotor(OUT_A,50,50); //コップをはなす
task main()
{
ResetTachoCount(OUT_AB); //モーターABの回転角をリセット
RELEASE; //コップを放す
Wait(300);
PlaySound(SOUND_DOWN);
Wait(100);
PlaySound(SOUND_DOWN);
Wait(100);
}
*ふりかえり [#mab80aec]
**よかった点 [#waa75d8e]
-超音波センサを丁度良い位置に設置できたので、スタートの位置が多少ずれても、コップの位置を正確に判断することができ、確実につかんで運ぶことができました。
-キャスター付きに改良したので旋回が楽になり、少ないパワーでも旋回できるようになり、遅いスピードで旋回できたので、コップを掴む際に倒してしまう失敗がなくなりました。
-スレーブからマスターにメッセージが送れなかったが、音を使って認識するという代用がとてもよかったです。
-
**悪かった点 [#ab60d645]
-プログラム名を指定して、スレーブ側のプログラムを起動させることは問題なくできたが、スレーブからマスターにメッセージを送ることができなかった。
-本体の組み立て時間をかけてしまい、何度も本体を作り変えてしまったので、もっと早くに本体を決めてしまえば、もう片方の面へ行く動作も正確にプログラムできたと思った。
-超音波センサのみに頼っていたので、全体のどの位置にいるかを全く把握できなかったので、光センサを使えたらもっと確実にできると思った。
-電池が古くなってくるとモーターを回すパワーが足りず、旋回できなくなり、動きが止まってしまうことがあった。
-毎回正確にコップの前まで行くことができた訳ではなかったので、2度に分けて探したら解決しそうです。
終了行:
*ロボット本体 [#q2296285]
何度も作り変え、最終的にはこのような形になりました。この1台で行います。
&ref(最終形態.JPG);
このロボットの動きはまず、本体正面に付けた超音波センサでコップを探し、カニの手のようなアームでコップを掴みます。
掴んだ後にコップをひっくり返して移動をするので、ボールが落ちないように蓋をつけました。蓋もモーターで動きます。
&ref(持ち上げる.JPG);
コップを掴んだあとは、再びセンサで空のコップをさ探して近づき、カニの手でコップを持ち上げ傾けてボールを注ぐ、という動きでボールを移し替えます。
&ref(注ぐとき.JPG);
片面でこの動きができれば、もう片方でも同じプログラムを動かせば良いだろうと考えました。
また、改良前の段階で、カニの手のアームを固定させるためにモニターの上にたくさん部品を載せてしまい、モニターが見えなくなるという事態が生じました。
それだと作業効率が悪いので、このようにしてしっかり見えるように改良しました。
&ref(モニター.JPG);
また、少ない部品でしっかり固定をするように工夫をしました。これなら持ち上げても外れません。
&ref(組み立て.JPG);
また、サンプルのロボットのキャスターを真似してキャスターを取り付けました。これにより、旋回の動きがスムーズになりました。
&ref(キャスター.JPG);
*動きの説明 [#uf0812ea]
&ref(フィールド.png);
右側に腕があるので、後ろ向きでスタートします。まず、1の場所まで後退します。(1)
1の場所で半時計回りに旋回し少し前進して2の場所まで行き(2)、60度の範囲でコップを探します。(3)
コップの位置と距離を確認して、10センチ手前まで進み、反時計周りに旋回します。(4)
スレーブに「コップを掴む」というプログラムを起動させます。(5)
スレーブは、コップを掴んだあとに音を発します。この音を感知するまで待ちます。(6)
コップを掴んだら、その場で反時計回りに旋回し、次は空のコップのある4の場所を目指します。(7)
少し後退することで、正確にコップの位置を把握するために、ある程度の距離をとります。(8)
そのあとは、最初と同様に、超音波センサでコップの位置と距離を測り、10センチ手前まで進みます。(9)
スレーブにそそぐプログラムを送信し(10)、コップを傾ける前にふたをさせます。
コップを持ち上げた状態で反時計回りに旋回し、ふたを開けます。(11)
持ち上げた状態で再び旋回し(12)、腕をおろすプログラムを送信します。(13)
ボールを移したので、次は元の位置にコップを戻す動作にいきます。
カニの手でコップを倒さないように、少し後退し、反時計回りに旋回します。(14)
この動作は、何度も試して、具体的な値を入れて動かしています。
この動きでだいたい3の場所あたりに移動できるので、コップを離すプログラムを送信します。(15)
そのあとは、反対側のフィールドに移動をして、(3)あたりからの動作をさせるプログラムになっています。※反対側に移動してからの動作は、うまくいきませんでした。
*プログラム(マスター側) [#k4a46d0c]
-定義
#define SPEED 70
#define SPEED_SLOW 45
#define CONN 1 //スレーブの接続番号
2つのNXTをBluetoothで接続します。向かって右側がマスター、腕の付いている左側がスレーブです。
スレーブ側には腕の、マスター側にはコップを探して近づくプログラムを転送しておきます。
すべての指示をマスターが送ります。
-10センチ手前まで行くプログラム [#f8124b94]
以下のように、先生からもらったサンプルのプログラムを参考に作りました。
const float diameter = 5.45; //タイヤの直径(cm)
const float track = 12; //タイヤのトレッド幅(cm)
const float pi = 3.1415; //円周率
long angle_save;
void fwdDist(float d) //距離dcm前進
{
long angle;
angle = d/(diameter*pi)*360.0; //角度を計算する
RotateMotorEx(OUT_BC, SPEED_SLOW, angle, 0, true, true);
}
void turnAng(long ang) //角度ang度の時計回りの旋回
{
long angle;
angle = track/diameter * ang;
RotateMotorEx(OUT_BC, SPEED_SLOW, angle, 100, true, true);
}
void ReturnAng(long ang) //角度ang度の半時計回りの旋回
{
Wait(500);
long angle;
angle = track/diameter * ang;
RotateMotorEx(OUT_BC, SPEED_SLOW, angle, -100, true, true);
}
int searchDirection(long ang) //現在の方向を中心にang度の範囲で探し、障害物までの距離を返す
{
long angle,tacho_min=0, tacho_corr;
int d_min;
d_min=600; //仮の最小値
angle = (track/diameter)*ang; //旋回角度からタイヤの回転を計算
turnAng(ang/2); //指定された角度の半分を旋回
ResetTachoCount(OUT_BC); //角度計測をリセット
OnFwdSync(OUT_BC,SPEED_SLOW-15,-100); //半時計回りに旋回
while(MotorTachoCount(OUT_B)<=angle){
if(SensorUS(S1)<d_min){
d_min=SensorUS(S1);
tacho_min=MotorTachoCount(OUT_B);
}
}
angle_save=tacho_min;
OnFwdSyncEx(OUT_BC,SPEED_SLOW,100,RESET_NONE);
until(MotorTachoCount(OUT_B)<=tacho_min||SensorUS(S1)<=d_min);
Wait(14); //微調整
Off(OUT_BC);Wait(500);
return d_min;
}
これは本体の上に付けた音のセンサで使用します。スレーブが動作を終えたあとに鳴らす音を感知して、その動作が終わったことを確認してから次の動作に移るためです。
void WAIT(){
while(Sensor(S2)>99)//返事(音)を待つ
{Wait(1);}
}
スタートする時からカニの爪を開いたままコップの手前まで行きます。そのあと半時計回りに旋回してコップをキャッチします。この一連の動作を以下のように「SearchCup」という命令にしました。
void SearchCup(int a, int b)//a=何cm手前で停止、b=行って何度回転する
{int d = searchDirection(60);
if (d > a) {
fwdDist(d-a);
}
Wait(100);
ReturnAng(b); //反時計周りにb度旋回
Off(OUT_BC);
}
これは、逆の動作をさせるためのプログラムです。コップを持って行く過程を逆にたどれば、元々コップの置いてあった場所まで戻れると考えましたが、思っていたようには動かなかったので、使用せず他の方法を取りました。
void comeback(int d, int cm, int turn, int angle){
ReturnAng(angle);
fwdDist(-d);
turnAng(turn);
}
task main()
{
SetSensorLowspeed(S1); //端子1に超音波センサ
SetSensorSound(S2); //端子2に音のセンサ
int ang1,ang2,d1,d2,d;
fwdDist(-40.0); //50センチ後退(1)
Wait(500);
ReturnAng(70); //反時計周りに70度旋回(2)
Wait(500);
fwdDist(25.0); //25センチ前進 (3)
Wait(500);
/*ボールの入ったコップの方向を探した後、近づいて10センチ手前で停止*/(4)
SearchCup(8,70);
ang1=angle_save;
d=d1;
until(BluetoothStatus(CONN)==NO_ERR); //接続できるまで待つ
/*コップに近づいた後スレーブコップをつかむプログラムを送信*/(5)
RemoteStartProgram(CONN,"hold_sound.rxe");
WAIT();//スレーブが音を発するまで待つ(6)
ReturnAng(130); //反時計周り130度旋回(7)
Wait(500);
fwdDist(-15); //15cm後退(8)
/*空のコップの方向を探した後、近づいて10センチ手前で停止*/(9)
SearchCup(11,0);
ang2=angle_save;
d=d2;
/*空のコップに近づいた後スレーブにボールを注ぐプログラムを送信*/(10)
RemoteStartProgram(CONN,"pour_up.rxe");
Wait(5000);
ReturnAng(50); //反時計回りに50度旋回
RemoteStartProgram(CONN,"pour_open.rxe");(11)
Wait(3000);
turnAng(-40);(12)
RemoteStartProgram(CONN,"pour_down.rxe");(13)
Wait(3000);
fwdDist(-20);
Wait(500);
ReturnAng(120);(14)
Wait(500);
/*スレーブにコップを離すプログラムを送信*/(15)
RemoteStartProgram(CONN,"release_sound.rxe");
WAIT();
turnAng(90);
fwdDist(-25);
Wait(500);
turnAng(-70);
Wait(500);
fwdDist(30);
SearchCup(8,70);
/*ボールの入ったコップの方向を探した後、近づいて10センチ手前で停止*/
SearchCup(8,70);
ang1=angle_save;
d=d1;
until(BluetoothStatus(CONN)==NO_ERR); //接続できるまで待つ
/*コップに近づいた後スレーブコップをつかむプログラムを送信*/
RemoteStartProgram(CONN,"hold_sound.rxe");
WAIT();//スレーブが音を発するまで待つ
ReturnAng(130); //反時計周りに360度旋回
Wait(500);
fwdDist(-15); //10cm後退
/*空のコップの方向を探した後、近づいて10センチ手前で停止*/
SearchCup(11,0);
ang2=angle_save;
d=d2;
/*空のコップに近づいた後スレーブにボールを注ぐプログラムを送信*/
RemoteStartProgram(CONN,"pour_up.rxe");
Wait(5000);
ReturnAng(50);
RemoteStartProgram(CONN,"pour_open.rxe");
Wait(3000);
turnAng(-40);
RemoteStartProgram(CONN,"pour_down.rxe");
Wait(3000);
fwdDist(-20);
Wait(500);
ReturnAng(90);
Wait(500);
/*スレーブにコップを離すプログラムを送信*/
RemoteStartProgram(CONN,"release_sound.rxe");
WAIT();
}
*プログラム(スレーブ側) [#c3858149]
コップを掴むプログラム
/* モーターAがハサミ、モーターBが腕 */
#define HOLD OnFwdReg(OUT_A,-40,OUT_REGMODE_IDLE); //コップを挟む
task main()
{
HOLD; //掴む
Wait(500); //ちょっと待つ
Off(OUT_A); //モーターAを切る
Wait(500);
PlaySound(SOUND_UP);
Wait(100);
PlaySound(SOUND_UP);
Wait(100);
}
コップを離すプログラム
/* モーターAがハサミ、モーターBが腕 */
#define RELEASE RotateMotor(OUT_A,50,50); //コップをはなす
task main()
{
ResetTachoCount(OUT_AB); //モーターABの回転角をリセット
RELEASE; //コップを放す
Wait(300);
PlaySound(SOUND_DOWN);
Wait(100);
PlaySound(SOUND_DOWN);
Wait(100);
}
*ふりかえり [#mab80aec]
**よかった点 [#waa75d8e]
-超音波センサを丁度良い位置に設置できたので、スタートの位置が多少ずれても、コップの位置を正確に判断することができ、確実につかんで運ぶことができました。
-キャスター付きに改良したので旋回が楽になり、少ないパワーでも旋回できるようになり、遅いスピードで旋回できたので、コップを掴む際に倒してしまう失敗がなくなりました。
-スレーブからマスターにメッセージが送れなかったが、音を使って認識するという代用がとてもよかったです。
-
**悪かった点 [#ab60d645]
-プログラム名を指定して、スレーブ側のプログラムを起動させることは問題なくできたが、スレーブからマスターにメッセージを送ることができなかった。
-本体の組み立て時間をかけてしまい、何度も本体を作り変えてしまったので、もっと早くに本体を決めてしまえば、もう片方の面へ行く動作も正確にプログラムできたと思った。
-超音波センサのみに頼っていたので、全体のどの位置にいるかを全く把握できなかったので、光センサを使えたらもっと確実にできると思った。
-電池が古くなってくるとモーターを回すパワーが足りず、旋回できなくなり、動きが止まってしまうことがあった。
-毎回正確にコップの前まで行くことができた訳ではなかったので、2度に分けて探したら解決しそうです。
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