【第4回】レゴマインドストームNXTでライントレーサを作成しよう

レゴマインドストームNXTでロボットプログラミング

　これまで、RTOS（OSEK OS）の使うための手順と、実際に動作するサンプルプログラムについて解説してきました。今回は、いままでの基本的な内容をふまえて、制御を行うソフトウェアの作成方法について説明していきます。

ライントレーサとは

　ライントレーサは、床上に引かれた線に沿って、前進していくロボットです。通常は、模造紙などの上に太めのマジック等で黒い線を引いて、線をトレースしていきます。

ライントレーサの動作イメージ

レゴマインドストームNXTライントレーサロボットの設計

　ここでは、ライントレーサロボットの動作に従って設計を行う手順を解説します。設計は、UML（Unidifed Modeling Language）を利用して行います。

STEP1：ライントレーサの制御パターンを考える（状態遷移図による制御方式決定）

　線上をトレースするためには、どのような制御を行うかを決定する必要があります。制御内容にかかわらず構造や動作を分析・設計することも可能ですが、制御方式を決定してからのほうがより具体的になります。

利用可能な機器

　レゴマインドストームNXT（※）では、以下の機器が本体に用意されており、提供されているAPIを利用して制御することができます。

• モーター（タイヤを装着可能）
• 真下の明るさを検知する照度センサ
• バンパースイッチ

　本稿では、一般的な名称として「レゴマインドストームNXT」を使用していますが、正式な製品名は「教育用レゴマインドストームNXT」です。

ライントレースの実現方法

　モータ（とタイヤ）を使って前進することができます。真下の明るさ（線の色）は、照度センサの値を読み取ることで判定できそうです。スイッチも用意されているので、動作開始／終了もNXTの操作（バンパースイッチのON）をきっかけとして行えそうです。以上のことから、バンパースイッチが押されたら前進を開始し、線上であれば右に曲がり、線外であれば左に曲がることで、線の端にそって進むことができそうです。

制御のアルゴリズム

　「ライントレースの実現方法」で検討した内容を詳細化するために、ライントレーサがとりうる「状態」と「状態」間の遷移条件をまとめます。このような情報を整理する場合は、UMLの状態遷移図（ステートチャート図）を使います。

　今回のライントレーサの状態遷移図は以下のようになります。「状態」間の遷移制御＝「プログラムで実装する制御内容」となります。

ライントレーサの状態遷移図