Ｈ８マイコンを使用した自立型走行 ロボットの設計・製作 矢萩・橋本研究室 工E１３００１ 池内 晃 http://www.aomori-u.ac.jp/staff/yahagi/lab/GR_2004/ikeuchi/ 発表内容 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 研究目的 H8マイコンのハードウェア構成 回路・基板設計 回路・基板製作 筐体設計 筐体製作 プログラム開発 結果・考察 研究目的 • 回路CAD（CR-5000）を使用し、コントロール 回路とドライブ回路の一体化と、センサ回路 を設計・製作する。 • 三次元CAD（SolidWorks）を使用し、基板と モータ等を取り付ける筐体を設計・製作する。 • 自立型走行ロボットが迷路を走行できる走行 プログラムを作成する。 H8マイコンのハードウェア構成 CN1 P10 : START-SWに接続 CN2 P16,17 : ドライブ回路に接続 CN1 P20~22 : ドライブ回路に 接続 CN1 P80~83 : ロータリーSWに 接続 CN2 P80~85 : センサ入力ポート に接続 CN2 P50~57 : モニター用LEDに 接続 回路・基板設計 • ポートの設定を行い、H8マイコンのポートに 接続する場所を決める。尚、RESET-SWは、 CN1の12ピン目に接続。 • 回路CAD(CR-5000)のSystem Designerを 使用し、全体の回路図とccfファイルを製作。 • PWS(Print Wiring System)を使用し、基板を 設計。 回路図(全体) センサ回路の改良点 • 前面、側面に配置し、迷路 の壁を横方向で感知するよ うにした。 • 可変抵抗を接続することに より、センサの光の強度を 調節することができるように した。 回路・基板製作 • PWSを使用し、基板加工用のデータ(photo1、 photo2、drill、outline)を出力。 • 基板加工機で、PWSで出力したデータから基 板を製作。 • 製作した基板に部品の半田付け。 筐体設計 • 三次元CAD(SolidWorks)を使用し、昨年まで使用 していたアルミ板の上に乗せる筐体を設計。 • アルミ板を使用せず、三次元CADで新たな筐体の デザインを設計(筐体サイズの縮小、センサ部の筐 体を設計、モータ、電池ボックスの取付穴の追加)。 • 電池ボックスの固定化、センサ基板を取付できるよ うにし、最終の筐体を設計。 昨年まで製作していたロボット モデル１（パーツ取付前） モデル１(パーツ取付後) モデル２（パーツ取付前） モデル２（パーツ取付後） モデル３（パーツ取付前） モデル３（パーツ取付後） モデル4(パーツ取付前) 筐体製作 • 三次元造型機(Dimension)を使用し、アルミ板を加 工した筐体のサイズに合わせて製作。 • ロボットを90°回転させる際、筐体のサイズが合わ ずぶつかってしまった為、アルミの筐体を使用せず に三次元CADと造型機を使用して製作。 • 部分的に強度が弱くなるなどの問題が生じた為、そ の問題点を踏まえて設計を変更し、筐体を製作。最 終の筐体が完成。 製作したロボット 製作したロボット・2 プログラム開発 開始 ポートアドレス設定 モータ出力 初期設定 (SPの設定、ポート入出力設定) YES 前壁センサ入力 LED消灯 NO NO START-SW入力 横壁センサ入力 YES YES タイマ NO 姿勢制御 区間数をR1Lに一時記憶 パルス数をR1Hに一時記憶 90°回転 前壁センサプログラム MOV.B @PDR8,R0L NOT.B R0L AND.B #B’00000001,ROL CMP.B #B’00000001,ROL BEQ LOOP3 ： ： ： ： ： MOV.B @PDR8,R0L NOT.B R0L AND.B #B’00000010,ROL CMP.B #B’00000010,ROL BEQ LOOP3 ： ： ： ： ： ポート8(PDR8)からR0Lレジスタにセンサデータを読込 データ反転 0ビット目でセンサを感知 前部1つのセンサデータが一致しているかを確認 一致していたらLOOP3に移動 ポート8(PDR8)からR0Lレジスタにセンサデータを読込 データ反転 1ビット目でセンサを感知 前部1つのセンサデータが一致しているかを確認 一致していたらLOOP3に移動 90°回転プログラム SUBM90: MOV.B #D’93, R1L SLOOP : MOV.B #B’00000000,R0L MOV.B R0L, @PDR1 MOV.B #B’00000111,R0L MOV.B R0L, @PDR2 MOV.B #B’00000001,R0L MOV.B R0L, @PDR2 JSR @TIM2 DEC.B R1L BNE SLOOP RTS ： 93パルスをR1Lに設定 ： 右モータを逆回転させる ： R0Lをポート1(PDR1)に転送 1パルス出力 ： タイマ ： パルス数を1減算 : R1Lが0になるまでループ 姿勢制御プログラム SUBMR1: MOV.B PULSE ： MOV.B MOV.B MOV.B MOV.B MOV.B MOV.B DEC.B BRA SUBMR2: MOV.B PULSE : MOV.B MOV.B MOV.B MOV.B MOV.B MOV.B DEC.B BRA #D’6,R1H #B’01000000,R0L R0L, @PDR1 #B’00000101,R0L R0L, @PDR2 #B’00000100,R0L R0L, @PDR2 R1H PULSE ： パルス数6をR1Hに一時記憶 ： 前進 ： R0Lをポート1に出力設定 #D’6,R1H #B’01000000,R0L R0L, @PDR1 #B’00000101,R0L R0L, @PDR2 #B’00000001,R0L R0L, @PDR2 R1H PULSE ： パルス数6をR1Hに一時記憶 ： 前進 ： R0Lをポート1に出力設定 1パルス出力 ： パルス数を1減算 ： パルス数が0になるまでループ 1パルス出力 ： パルス数を1減算 ： パルス数が0になるまでループ 結果・考察 • コントロール回路とドライブ回路の一体型基板が完成した。 • センサ回路は可変抵抗を取り付ける事により、赤外線センサ の光の強度が調整できるようになった。 • 筐体は試行錯誤を繰り返し、問題を修正していきながら現在 の筐体の完成した。 • 基本走行プログラムは姿勢制御や90°回転などを開発し、 迷路を走行できた。 • 今後の課題は、横壁用センサの改良と迷路探査用プログラ ムの開発が残されている。 電源回路（三端子レギュレータ搭載） コントロール回路（ＣＰＵ回路）、センサ回路 ドライブ回路
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