ゼミのお話/ロボット工学者養成所/テーマ別/シリアル通信によるデバイス制御

はじめに †

テーマ †

• シリアル通信を行うプログラムに関する知識の習得する．また，シリアル通信によってコマンド方式のサーボ・センサを制御し，実機特有のノイズを実感する．

概要 †

• 本ゼミは，以下の特徴をもったプログラミング演習である．
  • シリアル通信に関するプログラミングを行う
  • シリアル通信によるデバイス制御を行う
• シリアル通信は広範囲に使われている技術である．本演習では，最も基礎となるRS-232C経由でのシリアル通信を対象とし，シリアル通信プログラミングの基礎を修得することを目的とする．
• また，本演習ではシリアル通信を用いてハードウェアデバイスの制御を行う．ハードウェアを用いた場合，シミュレーション実験では現れないノイズや個体差が問題となってくる．本演習では実機を使用することで，この特有の問題を体験してもらう．
• ここでハードウェアを制御する方法は直接方式とコマンド方式がある．本演習ではシリアル通信を用いて制御を行うため，コマンド方式となる．

実験内容 †

• シリアル通信によるデバイス制御ゼミの内容は以下のようになる．
  • 準備
    • ゼミを行うためのデバイスの準備
  • サーボプログラミング
    • サーボ動作を行うプログラミング
  • センサプログラミング
    • センサからの情報取得を行うプログラミング
  • センサ・サーボプログラミング
    • センサを使って情報取得をし，それをもとにサーボを動作させるプログラミング

演習前に一読願う情報 †

vi †

• viの操作に慣れていない場合にはこの章を読んでviを扱えるようにしておく．
• また，演習中にプログラムを打ち込みながらこの章を読み，viによる入力に慣れる．

シリアル通信プログラム概説 †

• シリアル通信プログラムの概要と雛形．内容は，丸覚えでかまわない．本章では，丸覚えをすべきところを中心に記述している．特に実際にプログラムをしなくてもかまわない．掲載しているプログラムはhelloを表示するものであるが，センサ・サーボコントローラには文字表示能力はない．そのため，掲載しているプログラムを実行しても何も起こらない．

実験デバイスの構成 †

• 今回使用するデバイスを図1〜5に示す．armadillo300単体を図1に示す．また図2にarmadillo300によって制御されるセンサ・アクチュエータとその制御デバイスを示す．センサコントローラ，サーボコントローラはarmadillo300からシリアル通信で送られてくるコマンドを解釈し，センサから情報取得およびサーボの動作を行う．その結果はシリアル通信でarmadillo300へ送られる．ここでarmadillo300のシリアルデバイスとコントローラのシリアルデバイス間で信号電圧に互換性がないためPC接続ボードによって信号電圧の変換を行っている．これらを使用した実験デバイスを図3〜5に示す．実験デバイス前方には距離センサを1つ搭載し，アクチュエータを1つ搭載している．上部にはメータをプリントしており，アクチュエータはメータ上の針を駆動させる．

• 図1.armadillo300

• 図2.サーボ・センサコントローラ

• 図3.組み上げ前方図

• 図4.組み上げ上方図

• 図5.組み上げ後方図

プログラム演習 †

• 基本的には，まずサンプルプログラムを打ち込み，コンパイル・実行してみる．その後，概要や参考情報を見ながら理解を深める．

実験準備 †

注意事項 †

サーボ駆動プログラム作成 †

• 実際にプログラムを作成し，どのようにサーボを制御しているかを実体験する．

センサ情報取得プログラム作成 †

• 実際にプログラムを作成し，どのようにセンサからデータを取得するかを実体験する．

センサ・サーボ制御プログラム作成 †

• センサとサーボを両方使用するプログラムを作成する．サンプルプログラム等はなく，自分で考え作成してみる．