コース紹介

移動ロボット制御総合実習

種別

総合実習

開講期

2019年8月19日~8月30日(土日除)
(10日間、4コマ/日、40コマ・60時間相当)

講師

九工大・西田助教、安川准教授、石井教授、安藤技術職員、TA(望月、他)

内容


■日程: 8月19日(月)~8月30日(金)
8/19〜8/23:メカトロニクス演習
8/26〜8/29:ロボット制御演習
8/30:成果発表

■場所:産学連携センター3号館1F

■人数・班構成:参加者12~15名,後半は3〜4名のグループで演習

■機材:サッカーロボット:3台、ノートパソコン:参加学生人数分

■実習課題・必要要件・指導者:
本実習は、前半のメカトロニクス演習と後半のロボット制御演習に分けて実施する。メカトロニクス演習では、ロボットを制御するための基礎技術の習得を目的にマイコン(Arduino及び Raspberry Pi)と基本的な電子部品から構成された制御装置を作成し,MATLAB/Simulinkから直接ハードウェアを制御する一連のプログラム開発を実習形式で実施する。3次元CAD (Autodesk Inventor)を用いた基本的な機械設計(部品設計,機構の組み立て,図面作成)も実施する。
ロボット制御実習では,ロボカップサッカーロボット(中型リーグ)の実機を対象とした実習課題を出す。実習課題には①ロボットの分解・組立実習、②画像処理によるボール認識、③パソコンからのロボットの運動制御、④画像処理によるボール追従画像処理及び運動制御について取り組む。前半で学習したMATLAB/Simulinkによるハードウェアプログラム技術をサッカーロボットへ応用し,ボールの認識や全方位車輪での移動制御を行い、サッカーロボットによる競技課題に挑戦する。

1)メカトロニクス演習:
C言語及びMATLAB/Simulinkを用いて、ハードウェアの制御の基本となる制御装置のI/Oプログラミングに関する演習を行う。デジタル入出力、アナログ入力、PWM、モータ制御(パラメータ同定、PID制御)関して学ぶ。また、3DCADソフトウェアを利用して、機構設計に関する演習を行う。
(安川、西田、石井、安藤、TA(望月、他 3名程度))

2)ロボット制御演習:
サッカーロボットを用いた課題を設定し、移動ロボット制御の実機実習に取り組む。
① ロボットの分解・組立実習
サッカーロボットを、3DCADの画面を確認しつつ分解し、再度組み立てていく。CADと実機の機械部品との関係性や構成などを一連の作業により体験する。(進行状況に応じて調整)
② 画像処理によるボール認識
画像処理関連のツールボックスを用い、ロボットの基本行動の一つであるボール追従制御を行う。画像からのノイズの除去や色抽出、ロボットまでの距離を推定するプログラムを開発する。
③ ロボットの運動制御
メカトロニクス演習で学んだことを活かしてサッカーロボットの制御を行う。センサの読み出し及びモータ制御を行い、ロボットの行動を制御するプログラムを作成する。
④ 画像処理によるボール追従画像処理及び運動制御
① 〜③の成果をもとに、カメラ情報を用いたサッカーロボットによるボール追従を行い、画像処理と運動制御の統合を行う。
(西田、安川、石井、TA(望月、他 3名程度))

3)成果発表
 ロボカップサッカーロボットを用いて、成果発表を行う。プレゼンテーションによる各班ロボット動作についての解説及び実機披露として,ボール認識,ボール位置計測,ドリブル,ゴールの一連動作についての競技課題への挑戦を通して,受講者の達成度を確認する。
(西田、安川、石井、TA(望月、他 3名程度))

■レポート:実習終了後1週間以内に、各人の担当分をレポートに作成して提出。

■事前学習:Matlab/Simulimk未経験者は以下のホームページ上でSimulink入門演習を行っておくことが望ましい。
Simulink Onramp (約 45 分)


集合場所・時間


・初日集合時間: 2019/8/19 13:00 (ただし,インターンシップ生は午前中集合.別途連絡)
・初日集合場所: 産学連携センター3号館1F
・持参物    : 筆記用具など
・2日目以降実習時間:9:00~16:30 (時間が変更になりました)
・コンテスト時間:2019/8/30 10:30~12:00
・コンテスト場所: 別途連絡
・他総合実習コンテスト見学:8/30,13:00~16:10:自動運転車制御総合実習コンテスト見学,場所:早稲田大学 学生ロビー、大学院周辺の道路)(その後引き続き,表彰式)