お題：コース内走行マシンの製作
概要
最終課題では、図のコース内を走るマシンを作ってもらう。競技ではスタート地点からスタートして、得点ゾーンを通過することで得点を獲得し、最終的に得た合計得点を競う。最終的な勝敗は、競技で得た得点に、制作したマシンの評価を加えた上で決まる。
得点種類
得点の種類には、競技得点、技術点、芸術点がある。
競技得点
- 競技で得た得点の合計値。
- 各チーム3回ずつ競技を行い、最も良い得点を採用する。
- 図1の青点は各10点。コーナーの赤点は各25点。ゴールゾーンは50点の計250点満点。
芸術点
- 制作したマシンのデザインに対する評価。
- 評価・得点はTBD
コース・競技内容
- コースは2×2[m]の正方形で、周囲は壁で覆われている
- 底面は白色で、幅3[cm]の黒いラインが引いてあり、その途中途中に得点ゾーンが配置されている。
- 各コーナーにはコーナーを検知するためのライトが配置されている。
- 必ずしもライン上を正確に走る必要はなく、コース内を自由に走ってよい。
- 壁にぶつかってもよい。
開始・終了判定
- 競技は図1左上のスタート地点から開始する。
- 競技開始から一定時間(TBD)経過するか、ゴール地点に到達した時点で競技終了とする。
得点判定
- マシンの一部が得点ゾーンの上を通過することで得点したとみなす。
競技マシン
- H8-3069マイコンを使用すること。
- 最大寸法(幅150mm×全長200mm)内に収まること。
- 得点判定を明確にするため、マシンの周囲を側面で取り囲むこと。
競技のポイント
制御方法
この競技はライン上を走ると得点が最大になるようになっており、ライン上を正確に走れるようにマシンを制御することが重要となる。マシンを制御する方法は、大きく分けてフィードフォワード制御とフィードバック制御の2つがある。フィードフォワード制御とは、コースの情報からどのようなルートを走ればよいかを先に考えておいて、あらかじめ決められた制御をモータに与える方法である。対してフィードバック制御は、センサから得られた情報を元に逐一モータの回転数を計算して制御を行っていく方法である。フィードフォワード制御はセンサなどを用いる必要がないため簡単であるが、計算に用いたモデルと現実に差があると正確な制御を行うことができない。フィードバック制御は複雑で難しいが、その時の状況に合わせて適切な制御を行うことができる。
コーナー
競技を行う上でポイントとなるのはコーナーを以下に正確に曲がるかである。フィードフォワード制御の場合は、どれだけまっすぐ走ったら曲がればよいかをコース情報からあらかじめ計算しておき、モータを一定数回転させたら曲がるというような制御をかける。フィードバック制御の場合は、コーナーを検知して曲がる必要があるが、コーナーを検知するための手段はいくつかある。
- コース上のラインを利用し、ライントレースする。
- コーナーの壁までの距離を測定する。
- コーナーにあるライトの光を検知する。
- その他
マシン制作参考情報
制作するマシンが割と高度なので、基本的な物品について参考となるパーツを紹介しておく。必ずしもここに載っているものを使う必要はない。
【ギヤボックス】
- ダブルギヤボックス(左右独立4則タイプ) \882
- ツインモーターギヤーボックス\882
http://www.tamiya.com/japan/kousaku/k_products/70097_2motor.htm
ほぼ同じ物。どちらもFA-130モータ2個付き。
ギア比が上の方が多く4速で、下は2速。でも値段は一緒。
【車体】
ほぼ同じ物。どちらもFA-130モータ2個付き。
ギア比が上の方が多く4速で、下は2速。でも値段は一緒。
【車体】
- ユニバーサルプレートセット(160×60×3mm)\378
http://www.tamiya.com/japan/products/70098universal_plate/index.htm
ただの板に軸受けをつけるだけでも良いと思う。
ただの板に軸受けをつけるだけでも良いと思う。
【タイヤ】
- トラックタイヤセット(4個、直径36mm、幅16mm、100mmシャフトつき) \378
- スポーツタイヤセット(2個、直径56mm、幅25mm、シャフトなし) \567
- オフロードタイヤセット(2個、直径50mm、幅30mm、100mmシャフトつき) \378
【シャフト】
- 3mmシャフトセット\504
【モータドライバ】
- TOSHIBA TA7291P \300(2個入り)
http://www.semicon.toshiba.co.jp/docs/datasheet/ja/LinearIC/TA7291F_TA7291SG_ja_datasheet_070613.pdf
マイコンからモータの制御を行える素子。
無制御、前進、後進、ブレーキができる。
マイコンからモータの制御を行える素子。
無制御、前進、後進、ブレーキができる。
【フォトカプラ】
- TPL521-1\100(5個入り)
http://www.semicon.toshiba.co.jp/docs/datasheet/ja/Opto/TLP521-1_TLP521-4_ja_datasheet_071001.pdf
モータではサージ(モータ内部のコイルで生じる自己誘導電圧)が生じるのでモータとマイコンを電気的に分離するための素子。
モータではサージ(モータ内部のコイルで生じる自己誘導電圧)が生じるのでモータとマイコンを電気的に分離するための素子。
