惑星探査ロボット・ホームロボットのためのセンサ技術
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電気・電子・メカトロニクス高校講座
惑星探査ロボット・ホームロボットのための
センサ技術
ホームエレクトロニクス開発学科 山崎研究室 yamalab.com
神奈川工科大学 創造工学部
ホームエレクトロニクス開発学科 准教授
山崎 洋一
E-mail: [email protected]
URL: http://yamalab.com
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惑星探査ロボット
Opportunity
( 2003~ )
Curiosity
( 2011~ )
情報収集のための自律行動
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ホームエレクトロニクス開発学科 山崎研究室 yamalab.com
http://eyes.nasa.gov/curiosity/
Curiosityhttp://eyes.nasa.gov/curiosity/
からだをつくる
機械
あたまを
つくる
目や耳をつくる
電気電子・情報
こころくばり・おもてなし
認知心理学・ユーザビリティ
ユーザエクスペリエンス
学際領域
ホームエレクトロニクス
人と関わるシステムを創るには
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神奈川工科大学 ホームエレクトロニクス開発学科
世界最先端の家電技術が学べる理工系大学唯一の学科
最先端の住宅情報技術（HEMS）・感性情報技術で
これからのスマートハウスを世界に向けて発信する
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ホームを中心としたエレクトロニクス技術の開発
最先端エネルギー制御技術の開発
未来家電の開発
省エネ・創エネ・蓄エネ
エネルギー管理 HEMS
防犯・セキュリティ
高齢者見守り
スマート家電 ロボット家電
高性能音響 照明技術
美容と健康 ライフログ
ホームエレクトロニクス開発学科でできること
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Echonet Lite base Home Robot System
Home security
Home appliance
Home Energy
Management System
Home Robot
Echonet Lite: Communications protocol standard for Smart house (ISO/IEC)
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Smart House/
Home Energy Management System Center
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神奈川工科大学ホームエレクトロニクス開発学科
Open IoT Space project
寝室リビングキッチン
さりげないロボットサービスの実現
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IoTでできること
くらしの笑顔をつくるスマイルハウス技術
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子どもを見守る
雰囲気制御技術
さりげないリモコン 家電・キッチン連携
遠隔空間接続
ホームセキュリティ
記憶をキーにした
高齢者の
こころ・からだサポート
多重化映像
システム
ロボットの深層表出
気づきをうながす
省エネシステム
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ホームエレクトロニクス開発学科でできること
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最先端のIoTサービスの開発
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惑星探査ロボットとホームロボット
ロボットシステムのしくみ
人のようにはたらくための３つの機能
基本的なセンサ
タッチセンサ
赤外線センサ
実際のロボットの制御例
ライントレース制御
今日の講義内容
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３つの機能 例：ボールを蹴る
目で
ボールをとらえ筋肉を動かす頭で判断し
カメラで
ボールをとらえ
モータを
動かす
コンピュータで
判断し
知覚 行動判断
センサ
<人の場合>
<ロボットの場合> コンピュータ アクチュエータ
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惑星探査ロボットとホームロボット
ロボットシステムのしくみ
人のようにはたらくための３つの機能
基本的なセンサ
タッチセンサ
赤外線センサ
実際のロボットの制御例
ライントレース制御
今日の講義内容
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センサのイメージ
センサとは人の感覚の相当するもの
人の感覚
視覚 聴覚 嗅覚 味覚 前庭感覚 運動感覚触角
カメラ
赤外線・超音波
マイク ガスセンサ 味覚センサ 加速度センサ
ジャイロ
ポテンショ
エンコーダ
タッチセンサ
センサ
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センサ：測定対象を検知し信号に変換するもの
センサの基本
時刻t
電圧など
時刻t
電圧など
連続値信号（アナログ）
２値信号(デジタル)
Low
High
出力信号センサ外界測定対象からの入力
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タッチセンサ：すべてのセンサの基本！
タッチセンサ
①何を検知？ ➩接触
②どんなしくみ？ ➩スイッチ
マイクロスイッチ タクトスイッチ
例）
時刻t
電圧
Low
High
※接触するとONになって通電する
※接触するとONになって通電する
検知のしくみ
出力される信号
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赤外線センサ
赤外線センサ
①何を検知？ ➩物体の有無・距離・色
②どんなしくみ？
➩ 発光部：赤外線LED（IR-LED）
受光部：フォトトランジスタ
フォトダイオード
例）
フォトリフレクタのしくみ
検知のしくみ
フォトリフレクタ PSDセンサ※PSD： Position Sensitive Device
赤外線LED フォトダイオード
発光素子と受光素子をペアで用いる
LED
決まった方向に
電流を流すと発光する
フォトトランジスタ
赤外線
フォトトランジスタ
赤外線光を受けると
決まった方向に電流が流れる
物体
反射光の強さを利用して検知18/23
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惑星探査ロボットとホームロボット
ロボットシステムのしくみ
人のようにはたらくための３つの機能
基本的なセンサ
タッチセンサ
赤外線センサ
実際のロボットの制御例
ライントレース制御
今日の講義内容
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Beauto Mini ARM (ビュートミニARM)
ヴイストン株式会社
http://www.vstone.co.jp/products/beauto_mini_arm/
モータ ×２
赤外線センサ ×２
LED ×２
マイコンARM Cortex-M3 LPC1343
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ライントレース（黒線検知,追跡制御）
黒線検知のしくみ
黒線白地
（光を反射） （光を吸収）
白地の方が強い赤外線光が返ってくる
赤外線センサで黒線検知
線に沿うように修正判断
モータ制御
黒線追跡のしくみ 黒線がつねに2つのセンサの間になるように位置を修正
① 黒線を検知したセンサの方に旋回（左センサ）
② 黒線を検知したセンサの方に旋回（右センサ）
③ 黒線がなければ前進
黒線検知
黒線なし 21/23
実習
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惑星探査ロボットとホームロボット
ロボットシステムのしくみ
人のようにはたらくための３つの機能
基本的なセンサ
タッチセンサ
赤外線センサ
実際のロボットの制御例
ライントレース制御
今日のまとめ
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