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イケてるジャイロモジュール

今日は姿勢検出のジャイロ構成を考える.ロボットの姿勢制御としては,やはり3軸角速度+3軸加速度の構成が欲しい.
いろいろ探していたら,ADIS16350というのをみつけた.アナログデバイセス社の最新の複合センサモジュールだ.±320deg/sec 3軸ジャイロ,±10G 3軸加速度センサが内蔵されていて内部A/Dの分解能は14bitと高精度.SPIアウトプットでマイコン直結可能だ.Applicationsの欄にも"Robotics"って書いてあるし.
価格が空欄になっているということはまだ発売になっていないみたいだ.問題は価格.

やたらと高い1軸のADIS16120はDigi-keyで評価モジュールのみ買えるようになっている.価格が¥123019もするのだが,何がほかのとそんなに違うのだろうか.ノイズレベルは1/3程度と確かに低い.供給電流が100mAってエライ食うなぁ・・・モジュールもけっこうデカイ(42mm×42mm)し,これじゃあ小型ロボには積めないなぁ・・・.
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今日は進展なし

今日は特に進展なし.PCB-CADの使い方を少しづつ練習しているが,なかなか進まない.
気晴らしにインターネットサイトを見て回っていたとき,広島大学の研究ロボットが目に止まる.
特にこのHyper-Manipulationはどれもすごいインパクトがあった.
メカとセンサーの限界性能を極めるとこのぐらいまで可能なのかと驚いた.開発された高速で動く指は180degを0.1secで位置決め可能と書いてあるが,RCサーボの3倍以上の速度だ.これだけの速度で動かしているのに,静定が速く「ビシッ」と止まるのが見ていて気持ちいい.これこそ真のロボットといえる.これと比べると,私のこれまでのマシンは慣性に負けてフラフラと頼りないし,負荷がかかるとハンチングを起こしまくる恥ずかしい動きしか出来ていない.ロボットというよりおもちゃに近い.研究室レベルのフロンティアでは,つぎ込む予算も部品のスペックも桁違いにスゴイだろうからそこはしょうがないとしても,アイデア次第でもっと大きく動きが変わるのではないだろうか?私もHyperなマシンが作れるように,もっと攻めの姿勢で行く必要があると思った.

音声合成 wavファイルの再生

画像をいじっていたら,今度は音も出してみたくなった.
ということで今日はロボットに今流行の音声デモをやらせるべく,wavファイルの再生プログラムにトライ.Windowsでwavファイルを再生するのはとてもカンタン.mmsystem.hをインクルードしてPlaySound()関数にファイル名を渡すだけ.(VC++6.0の基本プログラムはここ.)

Txtのセリフを音声合成させるには,MicrosoftのTxt To Speech機能(Agentというらしい)を使うのがいちばん手っ取り早い.Windows-XPでは標準で英語がインストールされていて,追加で日本語Agentもダウンロードできる.これを応用したフリーソフトもたくさんあり,プログラムに組み込むことも出来そうだ.
ただ,音声品質は「とりあえず意味は通じる」というレベルであり,お世辞にも流暢とはいえない(特に日本語).これは,一つ一つの言葉を母音や子音の組み合わせで一から構築しているためだろう.一方,多数の単語を人の肉声からサンプリングしておいて,これをうまくつながるように組み合わせて文にする方法もある.この方式での音声合成アルゴリズムがここで試せる.

同じサンプルで比較したもの(wavファイル):
①MicroSoftのテキストスピーチ(日本語-女性)
②PENTAXの音声合成(日本語-女性)

①MicroSoftのテキストスピーチ(英語-男性)
②PENTAXの音声合成(英語-女性)

②のほうが圧倒的に自然な会話に近いことがわかる.②の方式は大容量のメモリーを必要とするのがネックだが,最近は不揮発メモリの大容量化が著しいので,おそらくこっちのほうが今後は主流になるだろう.そのうち組み込みマイコンでも十分再生可能になるに違いない.


カラーボール検出の移植


 今日も画像処理.知ロボ用にTreva+SH2でやっていた色ボール検出をUSBカメラ+WindowsPCに移植する.処理速度は320×240で

取り込み+プレビュー   35fps
取り込み+プレビュー+BMP書き出し 25fps
取り込み+プレビュー+BMP書き出し+ボール検出処理  5fps

ボール検出を入れると5fpsぐらいまで落ちてしまう.今のデスクトップPCのCPUは1GHzあるのに結構遅い・・・
また,カメラのシャッター速度をめいっぱい上げても,画像がブレブレになるのも気になる.


ボールの座標と半径の検出 1070kByte)


DirectShowによるお手軽USBカメラ画像キャプチャ

メインテーマのPCB作成は,今日はちょっとお休み.
以前から興味があったDirectShowを使ったUSBカメラI/Fを試す.
前回の知ロボでちょこっと検討したものの,いろいろと問題があってまともに動作しなかった.
DirectShowのプログラムはとっつきにくく,ややこしい部分をすべて閉じ込めたライブラリはないものか・・
そう思いながら何気なく[USB,キャプチャ]のキーワード探索をしていると,すばらしいページを見つけた.このライブラリを公開してくださったI.N.さんに感謝.
さっそくダウンロードして使ってみると,画像表示まで30分で出来た.こうもサクッと動作すると実に気持ちいいなぁ・・・
(ちなみに使ったカメラは¥1980で買ったアヤしいWEBカメラです.)


VC++6.0でビルド可能な基本スケルトンは ここ[zip 46.8kB].(Direct X SDK8.0以上をインストールして,ewclib.cppの頭にメモにしたがってinclude パスの設定をすればビルドできるハズ.)

このライブラリを使えば本当にお手軽にUSBカメラベースの画像処理が開始できる!これはロボットに使えそうだ.DirectShowでは複数のUSBカメラを同時にオープンできる(同期が取れるかどうかは?であるが・・)ので,安価なWEBカメラを複数用いてステレオ視や全方位カメラも夢ではない.

年末,来年に向けて

さて,今年も残り少ない.あと2ヶ月計画的に作業を進めて,なにか2006年はこれをやったというものが欲しい.

今年初めの目標ではRideの足1本完成だったが,残念ながら達成できそうにない・・・
ハードウェアはもう一度設計をやり直したい部分があるのでもう少し時間をかけてやっていこうと思う.一方,回路のほうは懸念のモータードライバがやっとゴールが見えてきた.
いったん「年内MRのPCB完成」を目標に行こうと思う.

来年の知ロボだが,メインCPUとしてノートPCベースでの開発を考えている.コンパイル,実行,シミュレートをすべてWindowsマシンに集約して開発期間を短縮する狙いだ.

CFアクセス


この1週間ほどALFAT-002ボードで遊ぶ.このシリーズはCFカードやSDカードなどの記録メディアをRS-232Cのテキストコマンドなどで簡単に扱えるようにしたもの.

とりあえずSH2のSCI4 768kbpsで1行データのリードライトができるようになった.実はこのボード,かなり癖があり,通信のプログラムで相当とまどったが,動いてみると実にシンプルなコードでデータが扱えてホントに簡単.もちろん,PC接続のカードリーダーなどで普通のテキストファイルとしても扱える.
通信速度は現状
Write 3kbyte/sec
Read 50kByte/sec
とライトがとんでもなく遅い.保存データをPCで見やすいようにわざわざテキスト列にしているのでなおのこと時間がかかってしまっている.おそらく大幅な改善の余地はあるだろうが,もうすぐメインマイコンを変えるので深追いはしないでおくことにした.

このファイルアクセスの欠点としてはシーケンシャルなリードライトしかできないところ.(もちろん,データ1個ごとにファイルを分ければ可能だが・・・)ランダムアクセスをやりたい時はEEPROMのほうが使いやすい.

CFカードなどは最近は1GByte以上のものも安価に入手できるので,大容量データ(音声,画像,モーション指令値)の記録には威力を発揮しそうだ.

メモリメディアをマイコンにつなげるメリット:
・高速(ただし通信バスの性能による),大容量,メディアの入手性が良好.
・FAT形式対応ならPCとの相性が良い(例えばPCで作ったモーションデータをCFにセーブしてマイコンでそのまま利用したり,ロボットのパラメータデータをPCにバックアップしたり・・)
・メディアの抜き差しがカンタンでコネクターに信頼性がある.(DIPタイプEEPROMでは,こうはいかない!)


今後はこのボードを使って音声,画像データのPC-マイコン間での受け渡しなども試してみたい.

サイボーグ技術

サイボーグ技術が人類を変える

再々放送(?)らしいがNHKで久しぶりに気合の入った番組を見た.
電動義手やHALは何度か見たことがあったが,後半のアメリカで研究されている「脳-コンピュータインターフェース」の紹介には正直驚いた.
この技術のキーテクノロジーとしては,脳から取り出した信号の解析にあると思うのだが,調べてみると最近いろいろな情報の混じったのノイジーな生体信号を機能ごとに分離できるアルゴリズムが考え出されたらしい.スゴイ,それができるならいろんなセンサの信号をひとつにまとめて送って後で分離するなんてことも簡単なのだろうか.

それにしてもあの電極をつながれて操られるネズミがかわいそうだった.
あの姿,なんか日本のサラリーマンみたいだ.


脳電極まで行かなくても,手首あたりにつけて指先の神経信号を取り出せる筋電位センサーって発売されないかなぁ・・¥19800ぐらいで.それがあれば手すりやハンドルにしっかりつかまった状態でも乗り物マシンを操作できる.
プロフィール

もやね

Author:もやね
長野県在住の会社員(メカニカル・エンジニア).
ロボットは完全な趣味としてやってます.
E-mail:
mo_ya_ne[a]yahoo.co.jp
[a]⇒@

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