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[お掃除ロボ/バッカス] 第1話 我がロボットの仕様は世界一ィィィ!

「誰だ?」って聞きたそうな表情してんで自己紹介

はじめまして。2018年入社の バッカス です。

今回は新人エンジニアとして最初の関門である「製作実習」についてご紹介したいと思います。

製作実習ってなんぞや?

製作実習とは設計から製作まで一通りのフローが経験でき、なおかつエンジニアとしての基礎知識・経験を身につけ、さらにはメーカーの気持ちまで理解しようという内容が盛りだくさんの研修になります。

そして、今回の製作実習のお題は

「お掃除ロボット」

詳しい製作実習の内容とルールについては [お掃除ロボット製作] 過去最高難易度!お掃除バトル!をご覧ください。

こうして、3ヶ月に及ぶ製作実習の幕が上がりました!

イメージはダンプカー

やるからには勝ちたいのですが、今回のルールで市販のお掃除ロボットと違う重要なことが1つあります。

それは「ゴミは集めるだけでなく、ロボット自身がゴミを受け皿へ捨てに行かなければならない」ことです。
仮に掃除機みたいにゴミをたくさん吸い込んでも、吐き出さなければ全く意味がないのです!

そこで、私がイメージしたのはダンプカーです。
多くのゴミを運んで、荷台を傾けてゴミを捨てるロボットの姿を想像しました。

ただゴミを掃いたり、押したりして捨てるよりも面白そうな動きをしそうな気がしませんか?

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ダンプカー

ということで、私はゴミをかき集めて高倍率のトレイにぶちまける作戦で行こうと思います!
何だか少しワクワクしてきました!

イメージが決まったということで、次は仕様を考えます。
私が考えた仕様は下記のとおりです。

  1. 白黒が検知できるセンサを設置し、ライントレース
  2. 一時停止線で3秒停止
  3. フィールドに入ったら雑巾がけのように行ったり来たりしてゴミを回収
  4. 壁が何処にあるか、色は何色かを検知できるセンサを設置
  5. 壁の色を検知したら、ゲートに向かってゴミ回収BOXを傾けてゴミを排出
  6. 3分経過後、動作を停止し、終了したことマイコンの液晶に表示

それぞれの仕様について以下に示します。

1. 白黒が検知できるセンサを設置し、ライントレース

前方に4つのフォトリフレクタを設置し、対応したセンサによって対応した動きをします。
中心部の2つでライントレース、端の2つで停止線を検知します。

ここでの白黒検知には、赤外線発光ダイオードとフォトトランジスタを組み合わせたフォトリフレクタ(RPR-220)を使用することにしました。

ちなみに、このセンサはウッディ先輩の記事を参考にしました!

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フォトリフレクタに対応した動き

2. 一時停止線で3秒停止

端の2つのフォトリフレクタが停止線を検知したら、LEDの点灯を行います。
停止して1秒ごとに赤色LEDを点灯し、3秒経過後は2つの赤色LEDを消灯し、青色LEDを点灯します。

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停止線で3秒停止

3. フィールドに入ったら雑巾がけのように行ったり来たりしてゴミを回収

以下のように移動しながらゴミを回収します。

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フィールド内のロボットの走行イメージ

4. 壁が何処にあるか、色は何色かを検知できるセンサを設置

壁の検知するセンサには超音波で距離を測定する超音波センサ(HC-SR04)と光で距離を測定する赤外線センサ(GP2Y0E03)を使用しました。
そして、壁の色検知にはRGBカラーセンサ(S9032-02)を使用することにしました。

超音波センサで前の壁までの距離を、赤外線センサで横の壁までの距離を測定します。
赤外線センサは片側の前後に2つ取り付けて、距離の差をみて横の壁と並行に保ちます。

RGBセンサは白色LEDを壁に照射し、その反射光を見ることで壁の色を検知することができます。

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左:センサの検知方向 / 右:RGBセンサについて

5. 壁の色を検知したら、ゲートに向かってゴミ回収BOXを傾けてゴミを排出

プロペラをモータで回転させてゴミをBOXに回収します。
排出するときは糸でBOXの床を引きあげて傾けて、BOXの中のゴミを出します。
その時にプロペラは逆回転させます。

これが今回のダンプカーの要素を盛り込んだ部分になります!
床の傾きを荷台の傾きに見立てました!

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ゴミの回収と排出

6. 3分経過後、動作を停止し、終了したことマイコンの液晶に表示

3分間で動作をすべて停止し、マイコンの液晶画面に「FINISH」という文字を表示します。

完成イメージ図

ロボットのイメージが下の図になります。

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側面から見た完成イメージ図

最後に

ついに製作実習が始まりました。部品や仕様など1から自分で行っていく作業は初めてのことづくしで不安もいっぱいでした。
しかし、だんだんと知識が増えていき、イメージが形になっていく日々はとても楽しかったです。

そして、まぁ、何とかなるだろうと高を括っていた私が痛い目に合う様をお楽しみください!

次回は、[お掃除ロボ/バッカス] 第2話 ありのまま、今起こったことを評価するぜ! です。
乞うご期待!

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