ついに始動！ Robotics Studioでロボット制御：解説！ ロボット開発環境Robotics Studio（3）（1/2 ページ）

タッチセンサーに反応して、『痛っ！』と音声出力するプログラムを「Visual Programming Language」で作成する

[大川 善邦 工学博士 日本大学工学部非常勤講師／大阪大学名誉教授，＠IT MONOist]

　第2回目では、ロボットの選定から組み立て、ファームウェアの更新を行い、LEGOのMindstorms NXT（以下、NXT）とマイクロソフトのRobotics Studio（以下、MSRS）を接続しました。

　今回は、実際にMyロボットを制御してみましょう。「Visual Programming Language（以下、VPL）」を使用して、サンプルプログラム（サービス）を作成します。

	関連リンク：
⇒	Microsoft Robotics Studio Developer Center
⇒	レゴ マインドストーム公式サイト

Robotics StudioでNXTを制御する際のポイント

　まず、MSRSとNXTによるロボット開発環境について、おさらいします。

　本連載のハードウェア構成は、MSRSおよびLEGOのSDKをインストールしたPCとNXT（ロボット）の2つです。NXTのファームウェアは、ブリック内のROMに書き込まれています。さらに、書き込み可能なRAMも存在します（図1）。

図1　ロボットの制御イメージ

　LEGOのSDKで制作したプログラムは、通信回線を介してブリックのRAMへダウンロードされ、ブリックのCPUで処理されます。また、MSRSで作成したプログラムはPC内で稼働します。

　例えば、「ロボットが障害物にぶつかったら、モーターを停止する」というプログラムをLEGOのSDKで作ったとします。このプログラムは、ロボットのバンパーで感知したオン／オフ信号を基に、bitがハイになったらモーターのアンプの電圧を0Vにクリアします。このような制御プログラムの場合はブリックのRAMで実行されます。

　一方、MSRSで作成したプログラムはPC上で処理されます。ロボットが障害物にぶつかると、NXTのバンパーの情報はBluetoothを経由して、PCに通知されます。この通知を受けてMSRSのサービスは、NXTのモーターの回転速度をゼロにする指令を再度、Bluetoothを介してNXTに伝えます。MSRSのプログラムの場合、NXTとの通信にBluetoothを使用しているため、PC上での操作とNXTの動作にタイムラグが生じます。そのため、系が不安定になるタイプのフィードバック制御は実行できません。応答のスピードが問題になるようなプログラムは、ブリック内で実行するようにします。

　逆に「ロボットが障害物にぶつかったならその場所を記憶して、二度と同じ障害物にぶつからない」という知的行動を伴うロボットを作る場合は、MSRSで実現します。なぜなら、ブリック内のコンピュータで実行しようとしても、CPUの処理能力やメモリ容量などの問題から実現が困難だからです。

　つまり、条件反射のような局所的応答は「ロボット内部（ブリック）」で行い、行動計画のような全体判断は「PC」で行う。これが使い分けのポイントです！

VPLでサンプル開発（1）

VPLの基本操作

　ロボット制御のイメージがつかめたところで、サンプルプログラム（サービス）を作成してみましょう。

　作成する内容は、NXTのタッチセンサー（画像1）が押されたら、「あ痛っ！（ouch）」とPC側で音声出力するプログラム（サービス）です。

画像1　NXTのタッチセンサー

　ロボットのタッチセンサーを押したときに通知が発生し、Bluetoothを経由してPCへ届き、PCのノードがその通知を拾って言葉を発します。

　ここでは、VPLを使用して開発します（注）。

※注：

MSRSをインストールすれば、VPLを利用できます。

　SOAの基本原則に従えば、サービスはC#やVisual Basicでプログラム、ビルドしてノードに配置、実行することになります。しかし、この方法を入門者が理解するとなると少し難しい気がします。SOAの原則に基づいた開発は、MSRSについてもう少し熟知してから挑戦した方がよいでしょう。

　VPLでは、ツールボックスの基本的なアクティビティ（Basic Activities）やサービス（Services）をドラッグ＆ドロップして、Diagram（設計図）を作成していきます。Diagramが完成したら［実行］ボタンでロボットの制御を開始します（ノードやサービスは自動的に作成される）。

　それでは、VPLを使ってサンプル開発を進めましょう！

　PCの［start（スタート）］−［All Programs（プログラム）］−［Microsoft Robotics Studio(1.0)］−［Visual Programming Language］をクリックして、VPLを起動します。

画面1　VPLの画面

　画面1中央の広いスペースは、Diagramと呼ばれるプログラムを組み上げる場所です。画面1左に［Basic Activities］と［Services］、2つのツールボックスがあります。基本はこれらのツールボックスからアイコンをDiagramへドラッグ＆ドロップして作業を行います。

　ロボットのタッチセンサーから通知を受け取るサービスは［Services］ツールボックス内にあります。このサービスをDiagramへ取り込むのですが、サービスの数が多いため探すのが大変です。そこで、検索用のテキストボックス（［Services］の記載のすぐ下）を利用します。

　テキストボックスに「contact」と入力してください。その結果が、画面2左のように抽出されます。

　検索結果の中にある［Generic Contact Sensors］をDiagramへドラッグ＆ドロップします（画面2右）。

画面2　サービスの検索結果

Genericサービスの設定

　VPLを使っていると、［Generic Contact Sensors］のように『Generic』という文字を冠したサービスに出合います。このGenericは、“ロボットに搭載したリミットスイッチからの信号に特化した”“その範囲において一般的に使用できる”というような限定した意味で使われます。

　この「Generic」を冠したサービスを使用する場合、プロパティを設定して対象を特定する必要があります。

　［GenericContactSensors］を右クリックして、ショートカットメニューから［Set Configuration］を選択します。

画面3　プロパティの選択

　［GenericContactSensors］タブの内容が画面中央に表示されます。

画面4　［Generic Contact Sensors］のタブ

　［Set Configuration］ドロップダウンリストの内容は、初期状態で「None」です。これを「Use a manifest」に変更します。

　画面下部にドロップダウンリストとボタンが表示されます。そのまま［Import Manifest...］ボタンをクリックします。

画面5　［Import Manifest...］ボタン

　今度は［Import Manifest］ダイアログが開きます。一覧から「LEGO.NXT.MotorTouchSensor.manifest.xml」（画面6）を選択して、［OK］ボタンをクリックします。

画面6　マニフェストの選択

　これで［GenericContactSensors］のプロパティ設定は完了です。