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電情日記

組込みソフトウェアを勉強して,ETロボコンに参加しよう

久保田稔

当研究室では,ETロボコンに参加していて,今年で3回目になります. ETロボコンは,組込みソフトウェア分野での技術教育がテーマのイベントで,企業エンジニアを含めたオープン参加型のロボットコンテストです(http://www.etrobo.jp/).

組込みソフトウェアは,装置や製品に組み込まれているCPU上で動作して高度な機能を実現しているもので,今後その重要性がますます高まることが予想されます.簡単なリモコンからテレビや電子レンジなどの家電製品,自動車,携帯電話まで,様々な装置や製品が組み込みソフトウェアで制御されています.
ETロボコンの競技は、レゴブロック(写真1)の車体を制御する組込みソフトウェアの技術を競うものです.組込みソフトウェアにより,車体の前にある光センサでコース上の走路(黒線)の情報を読み取りながら,方向と駆動力を制御しながら,走路をはずれないように自律走行します.

ETロボコンでは,同一のロボット(車体)を対象として分析・設計した『ソフトウェア設計モデルの評価(モデル部門)』と『ロボット走行性能(競技部門)』の2つの側面で審査されます.他のロボットコンテストとの違いは,ソフトウェアの設計が重視されている点です.それは以下に示すような組み込みソフトウェアの特徴によります.

・同時に多数の処理を実行する必要がある.- 走路情報の読み取り,方向と駆動力の制御を同時に実行する必要があります.(ハンドルを回して1秒後にタイヤの向きが変わるような自動車には怖くて乗れません.)

・ハードウェアの制限がある.- レゴブロックに搭載されているCPUの速度は一般のPCに較べれば遅く,またメモリも非常に小さいものです.(携帯電話がPC並の大きさになってしまったら使えません.)

上に述べたような特徴があるため,組込みソフトウェアは,限られたハードウェア能力の中で,複雑な処理を実行し,最大限の性能を発揮する必要があります.このためソフトウェアの構造を決める設計が重要になってきます.

当研究室では,3・4年生の学生が中心になってETロボコンに取り組んでいます.今年のETロボコンは全国から291チームの参加があり,5つの地区大会が開催されました.当研究室のチームは3日ある関東地区大会の1日目で,競技部門1位,モデル部門とあわせた総合順位3位の成績をおさめ,40チームが参加するチャンピオンシップ大会(11月19日開催)に出場しました.残念ながら,チャンピオンシップ大会では2レースあるうちの1レースでコースアウトしてしまい,入賞することができませんでしたが,参加した学生は,実際の環境に依存する組み込みシステムの難しさを実感し,有益な経験をすることができました.

今後も当研究室では,組込みソフトウェア技術の研究・開発をすすめていくとともに,ETロボコンもに積極的に参加していきます.みなさんも一緒に勉強しませんか.

電情日記

街を停電から守る隠れた技術

久保田 一

こんにちは、電気電子情報工学科の久保田一です。

私の研究室では『ディジタル信号処理』を専門として研究を行っています。

みなさんの身近なところでは、音楽プレーヤーや、通信機器に使われています。

今回は久保田一研究室の研究の1つである「ディジタル化による高精度な地絡事故検出器の試作」について紹介します。この研究は、アナログ回路を主体とした回路で構成されている地絡事故の検出器に、ディジタル信号処理を適用することで、より高精度な検出器を試作することを目的としています。

地絡事故とは、電柱に車が衝突する等の要因によって、電柱の配電線の3線のうちいずれか一線が間接的に地面に接触し電流が流れてしまうことです。地絡事故が発生した場合、開閉器というスイッチを用いることで事故地点を回路的に切り離して事故の影響を最小限に食い止めています。

電柱上の開閉器

写真は実際に電柱に取り付けられている開閉器です。

近年では、コンビニなどの小規模店舗でコスト削減のため高電圧受電をするようになってきており、その場合施設内に開閉器の制御装置をはじめとする地絡事故検出機能を搭載した保護装置を設置することが義務となっています。

現在、地絡事故検出機能を搭載した保護装置はアナログ回路を主体とした回路で構成されています。しかし、アナログ回路は温度や、構成する素子の経年劣化や許容誤差による部品のばらつきなどの要因によって特性が容易に変化してしまうため、安定性に問題があります。

そこで、ディジタル信号処理を利用したアルゴリズムを用いた高精度な地絡検出手法を確立し、ディジタル信号処理専用LSIであるDSP(Digital Signal Processor)を用いた性能評価を行い、最終的に商品として完成させることを目的として研究を行っています。

実験風景

実際にDSPを用いて実験を行っている様子です。写真右下にあるハードウェアがDSPです。日々、試行錯誤を繰り返しながら計算し、その結果をもとに実験を行っています。

最後に研究室のみんなを紹介したいと思います。

新入生歓迎会

9月に行った研究室の新入生歓迎会の様子で、御覧の通り大所帯です。
興味を持った方は、 ぜひhttp://www.kubotalab.org/wiki/も見て下さい。

電情日記

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