動きのモデリング With Mindstorms NXT

2. 動きのモデリング with Mindstorms Agenda  Mindstormsがあるとできること  Mindstormsの紹介  いろいろな動くモノが制作できるよ  モデルから作ったプログラムを動かしてみよう  動きをみてモデルに表す演習  システムの動きを見てモデルで表現しよう  内部の構造を踏まえたモデルを考える  構造の情報を付加してモデルを見なおそう  モデルを見てロボットを動かす演習  モデルを見てシステムの動きで表してみよう 2013/07/01 (C) 2013 Shin Kuboaki 2

4. 動きのモデリング with Mindstorms Mindstormsがあるとできること  Mindstormsの紹介  プログラムをビルドして転送して動かしてみるよ  いろいろな動くモノが制作できる  写真や動画などを紹介します  作ったモデルが動かせる  モデルを作ってコードにして動かすまでを紹介  手動モデル変換  MDDツールで自動生成（BridgePoint, BricRobo？）今回はガマン。 2013/07/01 (C) 2013 Shin Kuboaki 4

5. 動きのモデリング with Mindstorms © The LEGO Group. Mindstorms NXT  レゴブロックを使ったロボット製作キット  コンピュータ教育やロボット体験学習に活用  小学校から大学、企業  各種センサ、モーターが利用可能  サードパーティ製もある  ソフトウェア開発環境の提供  Robolab、C言語、Java、その他  クロス開発  PCで開発し、ロボットに転送して動かす光センサタッチセンササウンドセンササーボモータジャイロセンサカラーセンサ超音波センサ 2013/07/01 (C) 2013 Shin Kuboaki 5

6. 動きのモデリング with Mindstorms インテリジェントブロック NXTの構成  MPU： Atmel社の32bitのARM7（クロック48MHz）  RAM： 64Kbyte、フラッシュメモリ 256Kbyte（プログラムとデータが入る）  単3電池6本またはリチャージブルバッテリで動作  コンピュータで作成したプログラムを、このNXTに転送して動かす出力ポート（出力端子）【A、B、C】サーボモータやランプを接続する NXT液晶ディスプレイ文字や記号などの情報を表示する NXTボタンオレンジ色：オン/エンター/ラングレーの矢印：NXTメニューの移動ダークグレー：クリア/戻る USBポートコンピュータと接続するスピーカー効果音などを鳴らす入力ポート（入力端子）【1、2、3、4】センサを接続する Bluetooth NXTとNXTの間で無線通信ができる 2013/07/01 (C) 2013 Shin Kuboaki 6

11. 動きのモデリング with Mindstorms 振舞いを表すモデル（1）  振舞いのモデル  システムやプログラムがどのような働きや動きをするのかを示すモデル  ステートマシン図（状態遷移図・表のなかま）、シーケンス図、アクティビティ図などを使う  ステートマシン図  状態とイベントに着目して振舞いを整理する図  イベントを待っている場所を状態と捉える  イベントが発生（発火）したときに実行する処理がアクション 2013/07/01 (C) 2013 Shin Kuboaki 11

12. 動きのモデリング with Mindstorms 振舞いを表すモデル（2）  状態の候補（1）  自分では起こせない事象を待つところ  外部からの通知待ち、タイムアウト待ちなど  状態の候補（2）  同じイベントに対する処理が異なる場合、状況を分ける条件が状態の候補になる（モード）  コンポジット状態で表現する  複数の状態において同じイベントによって同じ状態、同じ処理へ遷移する場合  コードにするときには工夫が必要状態をチェックするテスト：「何が起きるのを待っているところですか？」と問う 2013/07/01 (C) 2013 Shin Kuboaki 12

13. 動きのモデリング with Mindstorms Porterクラスの「状態」と「イベント」を洗い出そう  使うもの  ポストイット  PROCKEYまたはマジック  作業手順  グループで作業する  状態をポストイットに書き出す  待っているイベントを考えて書き出す  ある状態の処理（アクション）を考えて書き出す  関連する状態とイベントとアクションを近くに寄せるイベント状態A 状態B アクション状態は… 自分で起こせない事象を待っている場所同じ事象で異なる動作になる場所の区別 • Porterクラスのイベントは… • 関連しているクラスの操作によって知ることができる • Porterクラスのアクションは… • 自分自身や関連しているクラスの操作を呼び出すこと 2013/07/01 (C) 2013 Shin Kuboaki 13

14. 動きのモデリング with Mindstorms 動きをみてモデルに表す演習（1）  では、予め作成済みのシステムの動きを見てもらいます  Mindstormsで作成したロボットを動かします  業務上の仕様は提供しませんので…  私が口頭で説明することばにも注意をはらいましょう  どんな動きか観測して、ポストイットにメモしましょう  状態、イベント、アクションが着目点です 2013/07/01 (C) 2013 Shin Kuboaki 14

15. 動きのモデリング with Mindstorms （口頭で説明した）自動搬送業務の図解１）荷物を受け取るのを待つ２）バンパが押されることで運搬指示を受け取ると、運搬を開始する配達先の壁待機場所３）経路に沿って走行し、荷物を運搬する４）配達先の側壁を検知すると停止する車庫の壁６）バンパが押されることで階層指示を受け取ると、階層を開始する６）経路に沿って走行し、回送する７）車庫の正面の壁を検知すると到着音を鳴らして停止する 2013/07/01 (C) 2013 Shin Kuboaki 15 ５）荷物が引き取られるのを待つ

17. 動きのモデリング with Mindstorms Porterクラスのステートマシン図を描こう  使うもの  前のページで作成したポストイット  模造紙  PROCKEYまたはマジック  作業手順  グループで作業する  模造紙に状態を配置する（状態名をつけるのは後でよい）  配置した状態の間に待っているイベントを配置する  状態と状態の間を状態遷移の線で描いて結ぶ  遷移にイベントを割り当てる  状態にアクションを寄り添わせる  「起きるのを待っていること」か「起きるの待つ間やり続けていること」をもとに状態名を決めるまず、なにかが起きるのを待っている場所を状態として認識し… イベントとアクションが決まってから状態名を決める 2013/07/01 (C) 2013 Shin Kuboaki 17

23. 動きのモデリング with Mindstorms まとめ  Mindstormsがあると、いろんな動くモノが制作できる  ロボットを使った業務のモデルを考えてみた  内部の構造を踏まえてモデルを見なおしてみた  与えられたモデルを見て業務やロボットの動きを考えてみた  動くものがあると、状態モデルで考える練習ができる 2013/07/01 (C) 2013 Shin Kuboaki 23 今回はガマン。

25. 動きのモデリング with Mindstorms 手で書くときもモデルとコードの紐づけが重要  UMLモデルとプログラムを結びつける技術  UMLを使ったモデリングの技術  プログラミングの技術  上記2つの技術を結びつける部分がモデル変換に相当モデリングプログラミング UMLを使う C言語を使うプログラムによる制御両方を結びつける技術モデル変換技術結びつける技術がモデル変換。手動のコーディングであれ、自動変換であれ、結びつける方法や知識を表出化し、コード作成の技術を非属人化し再利用可能にする。 2013/07/01 (C) 2013 Shin Kuboaki 25

27. 動きのモデリング with Mindstorms オープンソースのMDDツール  BridgePointのUMLエディタ部をオープンソース化  Mentor Graphics社の発表(2012/04/18)  http://www.mentorg.co.jp/products/sm/news/2012/120417.html  Yakindu  オープンソースのMDDツールキット  http://www.yakindu.org/  ステートマシン図（MDD的）、ブロック線図（MBD的）  シミュレーション環境  JavaやCのコード生成 2013/07/01 (C) 2013 Shin Kuboaki 27

28. 動きのモデリング with Mindstorms YAKINDUのシミュレーション MDD_YAKINDU_Workbench.pdf より BAIKEM Netzwerktreffen “Embedded Systems” – Munich/Germany , July 12th 2011  BridgePointのベリファイアと同様のことが実行できる  MBDツールのブロック線図と同様のことができる 2013/07/01 (C) 2013 Shin Kuboaki 28

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