ステレオ・カメラや超音波距離センサーを使用したロボットカー教育用実験キットの開発

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研究の目的 : 近年、ロボットカーの研究が日本でも海外でも盛んに行われている。ロボットカーの基礎技術として、車が走るレーンを認識するための白線認識技術、前車との車間距離を保って走行するための追従走行技術、障害物を回避する障害物回避が挙げられる。これら、ロボットカーに必要不可欠な認識処理技術の基礎を習得するための学生実験用キットを製作する。研究結果 : 全長30cm程度のミニ・ロボットカーを製作した。ミニ・ロボットカーには、制御用の基板としてXilinx社のARMプロセッサ付きFPGAであるZynqチップを使用したZYBOボードを搭載した。また、ミニ・ロボットカーの前輪2個にそれぞれギア付きモーターを使用して、そこに車輪を取り付けた。FPGAにPWM制御回路を実装してモーターの制御を行った。ミニ・ロボットカーには、ステレオカメラと超音波距離センサを搭載してある。白線認識方法 : 白線をカメラで撮影し、その画像にガボール・フィルタ処理を施した。ガボール・フィルタは、FPGA部分にハードウェアとして実装してあり、その処理画像をZynqのARMプロセッサで解析し、左右の車輪をPWMで制御して白線間を走行することができた。追従走行の実現方法 : 前走車にマーカーを取り付けて、追従車はカメラで撮影したマーカーの大きさが一定になるように追従する方法を採用した。マーカーは赤色の周りを水色で囲んであり、その赤色の大きさが一定で、しかも同じ位置に来るように追従車を制御し、追従させることができた。HSV-RGB変換回路をFPGAに搭載して、ARMプロセッサで同じ位置にマーカーが見えるようにPWMで車輪を制御した。障害物回避方法 : 超音波距離センサを使用して、障害物を認識した。そして、カメラにより障害物の色を判定してロボットカーに対して、どちらに避けたら理想的かを判定し、障害物を回避することができた。FPGAに超音波距離センサ・インターフェース、HSV-RGB変換回路を実装して、ARMプロセッサで解析し、障害物を回避した。