レッツゴー!​myRIO カート ~​ラジ​コン​カー​目線​の​ドライ​ビン​グ​シミュレータ~

- 濱口 堅​太 氏, 鳥羽​商船​高等​専門​学校 制御​情報​工学科​3年

"開発​を​スタート​した​時点​で、​これまで LabVIEW​を全く使用した経験がなかったが​e-​Learning​を​利用​する​こと​で​基本​的​な​LabVIEW​の​使い方​を​短い​期間​で​習得​する​こと​が​でき​た。​開発​段階​では​どの​よう​に​解決​す​れ​ば​いい​か​わ​から​ない​時に​サンプル​プログラム​を​参考​に​する​こと​で、​解決​の​糸口​を​見出す​こと​が​でき​た。"

- 濱口 堅​太 氏, 鳥羽​商船​高等​専門​学校 制御​情報​工学科​3年

The Challenge:

誰​も​が​憧れる​スポーツカー​の​操縦​だが​実際​に​運転​する​機会​は​滅多に​ない。​そこで、​子供​や​初心者​でも​実際​に​車​に​乗​って​運転​し​て​いる​よう​な​臨場​感​を​味わう​こと​の​できる​ドライ​ビン​グ​シミュレータ​を​製作​し、​多く​の​人​に​操縦​する​こと​の​楽しさ​を​知​って​もらう。

The Solution:

制御​用​パソコン​に​接続​さ​れ​た​ハンドル​と​ペダル​の​形状​を​した​ジョ​イ​スティック​を​ユーザ​が​操作​する。​その​変化​に対する​信号​を、​無線​LAN​経由でラジコンに搭載された myRIO​ハードウェア​に​伝送​し、​駆動​用​モータ​と​ステアリング​サーボ​の​制御​を​行う。​さらに、​USB​で​myRIO​に接続された​Web​カメラ​から​の​情報​を​インターフェース​に​リアルタイム​に​表示​する​こと​で、​誰​でも​簡単・​安全​に​運転​できる​ドライ​ビン​グ​シミュレータ​を​構築​した。

概要

子供​や​免許​を​持​って​い​ない​人​でも​実際​に​車​に​乗​って​運転​し​て​いる​よう​な​臨場​感​が​楽​しめ、​多く​の​人​が​操縦​の​楽しさ​を​味わえる​よう​な​システム​を​構築​すべ​く、​NI myRIO​と​LabVIEW、​ラジ​コン、​web​カメラ​を​使用​し​て、​誰​でも​簡単・​安全​に​運転​できる​ドライ​ビン​グ​シミュレータ​を​構築​した。

 

背景

車輪​の​つい​た​乗り物​は​子供​に​とっても​身近​な​もの​で​あり、​スポーツカー​に​は​憧​れ​を​抱​き​運転​を​し​て​みたい​と​思う​もの​で​ある。​しかし、​大半​の​人​にとって​これ​は”夢”で​お​わ​って​しまう​もの​で​あり、​大人​に​な​って、​その”夢”を​かな​えて​スポーツカー​に​乗る​人​は​ごく​わずか​で​ある。

そこで​登場​する​の​は​コンピュータグラフィックス​で​作り​出​さ​れ​て​世界​を​走る​家庭​用​の​レーシングゲーム​で​ある​が、​実際​の​風景​を​見​ながら​運転​する​の​と​は​異なる​ため​現実​感​が​ない。​ゲーム​の​よう​に​誰​でも​安全​に​楽​しめて、​CG​より​リアル​な​風景​で​車​の​操縦​を​楽しむ​方法​が​必要​で​ある。

その​結果、​実際​の​車​より​安価​な​ラジ​コン​カー​を​使用​し​て、​リアル​な​ドライ​ビン​グ​シミュレータ​を​作る​こと​が​でき​れ​ば​子供​に​希望​を​与える​こと​が​できる​と​考え​た。​そこで​ドライバー​の​目線​から​見える​景色​を​モニタ​で​表示​し​つつ、​ハンドル​と​ペダル​を​制御​が​でき​れ​ば​解決​できる​と​考え、​本​システム​を​開発​した。

 

 

アプリケーション​の​概要​と​システム​構成

本​システム​は​ユーザ​が​操作​する​ため​の​「制御​用​パソコン」​と、​ユーザ​から​の​命令​を​受け​実際​に​動作​する​「ラジ​コン​カー」​で​構成​さ​れる。

制御​用​パソコン​と​インターフェース​を​図​1​に​示す。​まず、​制御​用​パソコン​に​は​ユーザ​と​の​インターフェース​が​接続​さ​れる。​まず​入力​として​ハンドル​と​ペダル​の​形状​を​した​ジョ​イ​スティック​が​接続​さ​れ​て​おり、​操作​量​を​取得​する。​アクセル​ペダル​は​前進、​ブレーキ​ペダル​は​バック​の​役割​を​する。​また​情報​や​映像​を​表示​する​ため​の​大型​ディスプレイ​が​接続​さ​れ​て​いる。

 

ラジ​コン​カー​の​外観​と​その​中身​を​図​2​に​示す。​ラジ​コン​カー​に​は、​制御​用​パソコン​から​の​命令​を​受信​する​myRIO​が​搭載​さ​れ​て​いる。​myRIO​に搭載された​USB​端子​と​ハブ​を​経由​し​て​カメラ​が​2​台​接続​さ​れ​て​おり、​これ​により​ラジ​コン​カー​から​見える​前方​と​後方​の​映像​を​取得​し​て​いる。

ラジ​コン​カー​に​は​ステアリング​を​コントロール​する​ため​の​サーボ​モータ、​前進・​後進​する​ため​の​推進​力​を​得る​ため​の​駆動​用​モータ​が​搭載​さ​れる。​また​駆動​用​モータ​に対して​モータドライバ​の​役割​を​する​スピード​コントローラ​が​搭載​さ​れる。​これら​は​myRIO​と​は​別​電源​に​て​動作​させる​必要​が​ある​ため、​バッテリー​が​搭載​さ​れ​て​いる。​制御​用​パソコン​と​myRIO​は​無線​LAN​を​使用​し​て​通信​を​行う。

 

 

図​3​に​制御​プログラム​における​各​ハード​間​の​情報​伝達​の​模式​図​を​示す。​ラジ​コン​カー​の​制御​プログラム​を​構築​する​にあたり​LabVIEW​と​myRIO​を​使用​した。​各​モータ​に​送​られる​PWM​信号​は​制御​用​パソコン​に​接続​さ​れ​た​ハンドル​と​ペダル​の​形状​を​した​ジョ​イ​スティック​から​得​た​値​を​数値​計算​し​その​計算​し​て​算出​した​値​から​生成​さ​れる。​その​値​は​シェア​変数​を​使用​し​て​myRIO​本体​の​VI​に​伝送​さ​れる。​myRIO​から​の​モータ​制御​用​の​PWM​信号​を​ステアリング​用​サーボ​モータ​と​スピード​コントローラ​に​送り、​それぞれ​の​モータ​を​制御​し​て​いる。​ラジ​コン​カー​に​設置​さ​れ​た​カメラ​は​図​1​に​ある​よう​に​画面​に​映​し​出​さ​れる。​また、​ハンドル​の​形状​を​した​ジョ​イ​スティック​の​任意​の​ボタン​を​押す​こと​により、​画面​に​映す​映像​を​後方​に​設置​さ​れ​た​カメラ​へ​と​切り替える​こと​が​できる。

 

 

 

機能、​ソフトウェア​モジュール​で​特に​有用​だ​と​感じ​た​の​は、​myRIO​の​無線​LAN​機能​で​ある。​myRIO​と​パソコン​の​接続​に​は​USB​ケーブル​でも​使用​可能​だが、​その​場合​自由​に​走行​させる​という​こと​が​でき​ない。​しかし、​無線化することで自由に走行させることが可能となった。

 

NI テクノロジ​採用​の​理由

他社​から​発売​さ​れ​て​いる​マイコン​でも​実現​は​可能​で​あっ​た​が​カメラ​の​映像​取得​の​仕方​を​考える​と、​LabVIEW​に​比べ​難しい。​無線​LAN​を​使用​し​て​機器​と​接続​しよう​と​する​に​は​ほか​の​製品​だ​と​難しい​ため​myRIO​を​用​い​て​制作​した。​開発​を​スタート​した​時点​で、​これまで LabVIEW​を全く使用した経験がなかったが​e-​Learning​を​利用​する​こと​で​基本​的​な​LabVIEW​の​使い方​を​短い​期間​で​習得​する​こと​が​でき​た。​開発​段階​では​どの​よう​に​解決​す​れ​ば​いい​か​わ​から​ない​時に​サンプル​プログラム​を​参考​に​する​こと​で、​解決​の​糸口​を​見出す​こと​が​でき​た。

 

まとめ

目的​として​い​た​子供​や​免許​を​持​って​い​ない​人​でも​気軽​に​運転​を​楽しめる​システム​が​でき​た。​また、​運転​し​て​いる​人​だけ​では​なく、​見​て​いる​人​も​含​め​て​楽しむ​こと​が​でき​た​ので​目的​として​い​た​以上​の​もの​が​でき​た。​しかし、​カメラ​の​映像​の​処理​など​改善​できる​ところ​は​ある​ので、​改善​を​し​つつ​今後​も​新た​な​機能​を​追加​でき​れ​ば​と​考え​て​いる。​本​プロジェクト​では​myRIO​を​使​っ​た​モータ​の​制御​や​カメラ​映像​の​取得​など、​今まで​行​っ​た​こと​の​ない​事​ばかり​で​あっ​た​が、​課題解決だけではなくスキルアップにも繋がった。

 

鳥羽​商船​高等​専門​学校​について

鳥羽​商船​高等​専門​学校​は、​三重​県​鳥羽​市​に​所在​し、​商船​学科、​電子​機械​工学科、​制御​情報​工学科​という​3​つ​の​学科​が​ある。​本​システム​は、​制御​情報​工学​(情報​応用​システム・​組み込み​システム​に関する​工学)​における​実践​的​技術​者​として​の​専門​知識​と​技術​を​学ぶ​制御​情報​工学科​の​本科​生​によって​制作​さ​れる。

 

Author Information:

濱口 堅​太 氏
​鳥羽​商船​高等​専門​学校 制御​情報​工学科​3年
​Japan

図​1. ​ 制御​用​パソコン​と​インターフェース ​
図​2. ​ ​ラジ​コン​カー​の​外観​と​その​中身 ​
図​3. ​ ​制御​プログラム​における​各​ハード​間​の​情報​伝達​の​模式​図 ​