CanSatのIoT化...？【CanSat2021 E班】

お久しぶりです。 １回生のAshaです。

アドカレにてCanSat実習について書いた際には、まともな(?)話を一切しなかったので、今回はE班のCanSatについての技術的な背景について紹介したいと思います。

E班は「道案内をするCanSat」というミッションで、スマートフォン等を用いて呼び出したりをCanSatを、行き先を指定出来たら便利だよね。という観点・要求から、CanSatのIoT化のようなものに挑戦しました。

まず、CanSatがWi-Fiにつなぐために下図のようなESP32 CAMを用いました。カメラは正直要らなかったのですが、文献が比較多く、また非常に安かったのでこれにしました。

 

このESP32-CAMはAmazonで購入したのですが、技適が未認証だったので、総務省の技適未取得機器を用いた実験等の特例制度の申請を行って使用しました。

 

また、ESP32と通信する用のサーバーとして、Azure for StudentsでUbuntuのサーバーを立てました。

Azureのインスタンスを立てる際、UbuntuのOSイメージのバージョンが16.04LTSだったので、インスタンスを立ててから18.04LTS→20.04LTSとアップグレードをしました。AmazonのAWSやGoogleのGCPと違って、MicrosoftにはWindowsがあるので、AzureのUbuntuへのサポートはあまり良くないのかもしれませんね。

とは言え、VPSのようなクラウドサーバーを無料で使えるのは嬉しいです。

そして、このインスタンス上にOpenLiteSpeedとPythonのFlask使ってWebサーバーを立て、簡単なアプリケーションを作りました。CSSを書くのが面倒だったので外見はBootStrapで間に合わせていますが、javascript geolocationを用いて利用者の位置情報を取得し、Ajaxを用いて1秒ごとに送信する、といったまともな機能も持ち合わせています。

ここまで作ったIoT化用のシステムですが、メインマイコンであるNucleo F303k8とのSerial通信が上手くできず、実際に使用するには至りませんでした。ものづくりの難しさを実感したCanSat実習となりました。

E班は全員が投稿する予定なので、他の班員のアメブロも楽しみにしていてください。

ではまた。

難しかったのは背景や目的

　こんにちは。sssrcの一回生でcansat実習でD班のPMをしていたものです。

今回は僕もブログを書いたことがないということで、活動報告のような形になりそうで恐縮です。

　僕たちは、cansatの分離、機体全体の撮影、砂の採取をミッションとして開発を進めました。

システム開発を通して、途中で設計を修正しなければならなかったり、原因のわからない失敗が発生したりと、いろいろな壁を経験することができました。しかし、意外なことに報告書作成過程で一番困ったのはミッション意義でした。

僕たちはやりたいミッションを考えた後に、後付けで背景を考えるということをしたため、ミッション背景や目的が定まらない時期がありました。

　今回はcansatにおける新入生教育ということで後付け背景も許されていたわけですが、本来はミッション検討段階で、確固たる背景と目的の決まっているものの中から選定されるのが正規の手順なわけです。ここでポイントなのが、ブレインストーミング段階で提示された今回の撮影や砂の採取といったミッションがふさわしいものであったわけではないということです。ただ単に一個人が趣味の範疇でロボット工作をする分にはどれも立派なミッションなわけです。

　しかし、今後行っていく衛星開発は集団でミッションを行うことによって何が得られるのかがとても重要になってきます。つまり、過去に同じような条件下で同じようなミッションがすでに前例として存在しているものを行うこと、並びにcansatならcansat、人工衛星なら人工衛星でそのミッションを行う必要があるのかについて先輩はとても言及しました。ここに当団体におけるシステム開発の難しさを感じました。

　そこで完全に誰も成し遂げたことがないようなことを1～100まで成し遂げようというのは開発期間の問題も予算もありますので、難しい話になりますが、何か新しいことにつながる1～10を目指した開発を試みるという開発のアプローチがあることを知りました。思えば身の回りにある電化製品からあらゆる構想上のシステムまで、最初から完成形ができたわけではないことを思い出しました。例を挙げると、最近よく耳にする有機ELに関しても同じで、去年発売された有機ELのSwitchや数年前から登場している有機ELテレビなどが市販で出回っており、最近登場したかのように感じますが、有機ELの有機物を発光素子に用いる技術が発見されたのは約半世紀以上前の話で、そこから仕事関数の低下、つまり効率よく実装する方法などが模索され現在の超薄型テレビにつながっているわけです。

　そして、改めて現在宇宙に存在している先輩たちの衛星の成功が凄いことなのかを感じました。ミッション背景が報道されるほどしっかりしており、なおかつ難しいミッションを完全に成功までもっていっているということに対し、一年間システム開発をする前と後の感想には雲泥の差がありました（笑）。また、今回分かったミッション検討の難しさですが、その難易度を低くする解決策の一つとしてはやはり、当団体に限らず衛星開発に関して、過去に何が行われてきたのか、似た分野における実験にはどのよう物が存在するのかについてを知ることが大事だと思います。知恵は知識の積み重ねの先にあるものであるということを一般教養の授業で習ったのでこのように感じました。

CanSatC班活動報告

こんにちは。CanSatプロジェクト・C班後地より開発の裏話をしようと思います。

今回CanSatを製作するにあたって、２つのソフトウェアを使いました。どちらも初めて使用したのですが、とても使い易かったので紹介します。

設計にはPTC社の「Creo Elements」を使いました。無料で利用できる3D設計ソフトです。パーツ数が60点までと制限がありますが、CanSat規模では十分でした。

基本的に図形を書いて押し出したら作れます。直感的に操作しやすいです。

▼実際の3Dモデル

▼ばらばらにもできる

▼なぜかこだわった電池ボックス

3Dで設計していると、やはり構体のイメージが湧きやすいもので、仕様検討のころにはどう考えてもスピーカーが載せられないことに気づくことができました。スピーカーへの要求がでかすぎましたね。

▼仕様検討のころ。明らかにでかい

回路図の作成にはAutodesk社の「Eagle」を使いました。ライブラリに電子部品の記号やピン配置のデータがあります。回路図上に必要な電子部品を配置して、線でつなげば完成です。

操作自体は単純なのですが、ライブラリにデータが無いときは少し大変です。自作する必要があります。CanSatの回路図では、ICチップ以外のモジュールはライブラリを自作しました。YouTubeに分かりやすい解説があるので、そちらを参考にしました。

今回は実際のモジュールと同じピン配置にしていますが、実際の回路図では見やすく配置するようですね。本当に見づらくて困りました。

▼モータードライバーとマイコンを繋いだときの回路図。すごく見づらい。

ちなみにEagleでパーツ名を検索すると、部分一致してくれません。全文一致で検索されます。部分一致で検索したいときは、「*パーツ名*」のように「*」で囲む必要があります。正規表現なのでしょうか…

今回のCanSatプロジェクトで、多くのことを学ばせてもらいました。今回の経験を活かして、次はメカナムホイールを使った四脚のロボットを作る予定です。CanSatにサスペンションを付けて走破性を高める改良案もあります。時間があればですが。

最後に、CanSatプロジェクト関係者の皆様に感謝します。

他の班の記事もお楽しみに！