ロボット設計製作論実習４

１．開発の流れ

設計
要求仕様をリソースの集まりにマッピングする

１－１　メカニズムの開発

【要求仕様】
１）要求される作業の明確化

【概念設計】
２）作業を実現するのに適したメカニズムの構想
３）力学的な観点からメカニズムを改善（簡易的に）

【詳細設計】
４）メカニズムに使用する部品のリストアップ
５）CADなどを利用して，仮想的に加工して組み合わせる
６）必要に応じて，強度計算や動力学シミュレーションなど
　　詳細な力学的検証
７）改善点を発見した場合，４）に戻る

８）２次元の図面に変換する．
９）部品発注・加工・組み立て


  • 各工程で慣れない作業の場合は学習コストが含まれる
    自分自身の能力もリソースとして含まれる．


１－２　制御回路の開発

【要求仕様】
１）要求される仕様の明確化

【設計】
２）作業を実現するのに適した制御回路の構想
３）仕様を満たすように制御回路を改善（簡易的に）

４）制御回路に使用する部品のリストアップ
５）CADなどを利用して，仮想的に組み合わせる
６）必要に応じて，配線パターンを作成したりやブレッドボードで試作
　　電圧や処理能力など詳細な検証
７）改善点を発見した場合，４）に戻る

８）必要に応じてガーバーデータからプリント基板の発注
９）部品発注・加工・組み立て


１－３　ソフトウェアの開発

【要求仕様】
１）要求される仕様の明確化

【コーディングの準備】
２）機能を定義，必要なモジュールとその構成を定義
３）開発環境と従来のソフトウェアの流用を検討する．
４）開発するモジュールの仕様を決定，単体チェックの方法を定義

【コーディングとチェック】
５）ソースコードの作成．モジュール及ぶ単体チェック用コード

【チェックとデバッギング】
６）単体チェック　（シミュレータ，実機）
７）組み合わせてチェック　（シミュレータ，実機）
８）デバッギング　（環境を変えながら問題が無いかを確認）


２．購入する業者

２－１　機構

  • ミスミ
    https://jp.misumi-ec.com/
    種類が豊富．頼めば加工までしてくれる．

  • オリジナルマインド
    https://www.originalmind.co.jp/
    CNCの板材など．

  • 谷津商事
    出入りの業者．何でも対応してくれるが，見積もりを取るまで価格はわからない．
    あと，最小入数があるときがあり，１個単位では購入できないこともある．

  • amazon
    説明不要ですね．明日発送しても１ヶ月後の到着のこともあるので注意．


２－２　電子回路


３．CAD

  • Autodesk Inventor
    機械系のCAD，3DプリンタやCNC用のデータを出力することもできる．

  • Autodesk Eagle
    https://www.autodesk.co.jp/products/eagle/free-download
    電子回路のCAD．少し癖があるので，学習コストは高い．
    ガーバーデータを出力できるので，プリント基板を作成できる．

  • KiCad
    オープンソースのCAD．癖があるが好きな人は多い．林原は使えない．


４．マイコンと開発環境

  • mbed(Keilもしくはオンライン開発環境)
    https://os.mbed.com/
    ARMを使用して周辺機器を制御する回路．
    高機能なCPUを選択できる．
    ライブラリなどが充実しており，開発しやすい．
    オンラインコンパイラも用意されていて，PCに開発環境をインストールしなくても良い．
    授業でmbedを使用したが実は多くのmbedがあるため，要求に応じて様々に選択可
    言語はC++

  • Arduino(Sketch)
    https://www.arduino.cc/
    簡単なロボットを制御するときに最も使用されている制御回路
    CPU自身は非力であるが，ライブラリが充実しているので，周辺機器を簡単に制御できる
    rosserialを使用することで，ROSとの連携もできる．
    言語はC++

  • Raspberry-Pi
    Linuxを用いて高度な制御ができる反面，リアルタイム性は低い．
    またI/Oポートがあまりないため，周辺機器をこれだけで制御しようとすることは難しい．
    フレームレートは低いが，画像処理などもできる．
    頑張れば，ROSも動作する．
    Linuxであるため，様々な言語が選択可能（C++, Pythonあたりがおすすめ）

  • Jetson Nano
    GPUを搭載した制御ボード．OSはLinux．
    小型ロボットを意識して開発されたようであるので，おそらくロボットとの相性は悪くない．
    情報が少ないので，学習コストは高いと思われる．
    Linuxであるため，様々な言語が選択可能（C++, Pythonあたりがおすすめ）

  • ROS
    開発環境ということではROSもある．
    Ubuntuが動作する環境であれば，比較的簡単に利用できる．
    シミュレータ(gazebo)もあるので，頑張れば実機が無くてもソフトウェアの開発が可能
    自律化に必要なモジュールがある程度用意されているので，それを流用することが可能かもしれない．
    学習コストは高い．