NI LabVIEW​を​使​っ​た​ロボット​の​コントロール

野口 宙​氏, NPO 法人​Natural Science もの​づくり​講座 富谷​町立​成田​中学校

"簡単​に​操作​できる​ロボット​の​遠隔​制御​システム​を​作製​する​という​課題​に対して、​ソフトウェアに関する詳しい知識はなかったが、​NI LabVIEW の​グラフィカル​プログラミング​は​分​か​りや​すく、​限​ら​れ​た​時間​内​で​ユーザー​インタフェース​から​ロボット​の​制御​プログラム​まで​を​作る​こと​が​でき​た。"

- 野口 宙​氏, NPO 法人​Natural Science もの​づくり​講座 富谷​町立​成田​中学校

課題:

簡単​に​操作​できる​ロボット​の​遠隔​制御​システム​を​作製​する

ソリューション:

LabVIEW と​データ​集録​(DAQ)​デバイス​を​使​って、​PC と​ロボット​に​搭載​さ​れ​た​マイコン​を​接続​する。 PC から​の​信号​に​応​じ​て​マイコン​経由​で​モーター​を​駆動​し、​ロボット​の​動作​を​コントロール​する。

1. 課題​の​説明
​• 多く​の​人​に​電子​工作​や​ロボット​に​興味​を​持​って​もらう​ため、​だれ​でも​簡単​に​ロボット​の​操作​が​体験​できる​システム​を​作製​する。
​• ロボット​に​搭載​した​カメラ​の​画像​を​PC モニタ​上​に​表示​し、​その​画像​を​見​ながら​リアルタイム​に​ロボット​の​移動、​アーム​の​動作
​を​遠隔​制御​できる​よう​に​する。

 

 

2. 課題​と​ソリューション
​(1) アプリケーション​の​概要​と​システム​概要
​ロボット​は​PC 画面​上​から​の​操作​で、​前後​左右​へ​の​移動​と​アーム​を​使​って​ボール​等​を​持ち上げる​こと​が​できる。
​LabVIEW の​画面​上​に​表示​さ​れ​た​ロボット​の​移動​方向、​または​アーム​の​上下​動作​の​ボタン​を​クリック​すると、​ロボットに搭載された​DAQ から​マイコン​に​信号​が​送​られる。​マイコン​は​DAQ​から​の​信号​により​モーター​ドライ​バ​を​コントロール​し、​クリック​さ​れ​た​ボタン​に​応​じ​た​モーター​を​駆動​する。​図​1​に​ロボット​の​操作​画面​を​示す。

 

(2) NI テクノロジ​採用​の​理由
​• USB に関する​知識​が​なく​て​も、​PC と​外部​機器​を​接続​する​システム​を​作製​できる​ため。
​• ユーザー​インタフェース​から​ロボット​を​制御​する​プログラム​まで​を、​ソフトウェア​の​詳しい​知識​が​なく​て​も​作成​できる​ため。
​• 機能​の​追加、​修正​が​簡単​に​できる​ため。

(3) システム​構成
​制御​系​の​構成​を​図​2 に、​システム​全体​を​図​3​に​示す。

 

• LabVIEW : ロボット​の​操作​画面​を​表示​し、​操縦​者​が​クリック​した​ボタン​に​応​じ​た​信号​を​出力​する。
​• DAQ : LabVIEW から​の​信号​を​マイコン​に​出力​する。
​• マイコン : DAQ から​の​信号​により、​モーター​ドライ​バ​を​制御​する。

マイコン​内​の​プログラム​は​もの​づくり​講座​で​用意​さ​れ​た​もの​を​使用​した。
​ロボット​本体、​走行​部、​アーム​駆動​部​は、​タミヤ​工作​パーツ​を​使用​した。
​ロボット​に​は​USB カメラ​が​2 台搭載され、​ロボット​周囲​の​状況​と​アーム​先端​部分​の​画像​を​PC 上​で​見る​こと​が​できる。

 

(4) LabVIEW の​機能
​DAQ を​使​っ​た​外部​機器​と​の​接続​機能​を​利用​し、​今回​の​システム​で​重要​な​パソコン​から​ロボット​に​搭載​した​マイコン​へ​の​データ​通信​を​実現​する​こと​が​でき​た。

(5) プラットフォーム​ベース​アプローチ​について
​ロボット​を​簡単​に​操作​できる​よう​に​する​ため、​操作​画面​の​ボタン​の​大​き​さや​配置​を​工夫​した。​実際​の​ユーザー​インタフェース​画面​を​見​ながら​レイアウト​を​修正​し、​すぐ​に​ロボット​の​動作​を​確認​できる​ため​効率​良く​作業​を​進める​こと​が​でき​た。


4. まとめ
​簡単​に​操作​できる​ロボット​の​遠隔​制御​システム​を​作製​する​という​課題​に対して、​ソフトウェアに関する詳しい知識はなかったが、​LabVIEW の​グラフィカル​プログラミング​は​分​か​りや​すく、​限​ら​れ​た​時間​内​で​ユーザー​インタフェース​から​ロボット​の​制御​プログラム​まで​を​作る​こと​が​でき​た。
​今回​作製​した​システム​は、​NPO 法人​NaturalScience が主催したイベントで展示され、​小学生​から​大人​まで​多く​の​来場​者​に​ロボット​の​操作​を​体験​し​て​もらう​こと​が​でき​た。

 

著者​情報:

野口 宙氏
​NPO 法人​Natural Science もの​づくり​講座 富谷​町立​成田​中学校

図​2. ​ ​制御​系​の​構成 ​
図​3. ​ ​システム​全景 ​
​ ​ロボット​外観 ​
図​1. ​ ​ロボット​の​操作​画面 ​