第13回Android勉強会in札幌にて「ADKを使って音声コマンドで操作する戦車を作ってみた」として講演した時の資料です

1. ADKを使って
音声コマンドで操作する
戦車を作ってみた
第13回Android勉強会in札幌
at 2012/6/2(sat)
大路 裕介(まいむぞう)
12年6月2日土曜日

2. あばうと・みー
札幌のWeb/スマートフォン系フリーランサーです。
最近はAndroid専業になってます。
元々Web系プログラマーです。単独のサーバから
Amazon EC2やGAEを使ったクラウドまで、サーバ構
築からシステム開発まで一人でやってます。
最近はOpenCVやKinectや電子工作やってます。
日本Androidの会の北海道支部長をしています。
12年6月2日土曜日

3. あばうと・みー
一方、電子工作に関しては...
ラジコンは好きです。
元々電子工作には興味がありました。
でも最後にハンダゴテを触ったのは、高校の工作の
時間だった気がします。
電気の小難しい理論はわかりません。直列繋ぎと並
列繋ぎはわかります。(えっへん)
12年6月2日土曜日

4. こんな僕でも、音声コマンドで動く
戦車を作ることができたので、
その過程をお伝えしようと思います
12年6月2日土曜日

5. まずはどんなもんか
動かしてみましょう
12年6月2日土曜日

6. 全体構成
コイツ日本語わかる
Android
コイツ動く WiFi (XMPP)
直流コード
USB
ADK Android
コイツしゃべる
12年6月2日土曜日

7. 何を作ろう?
せっかくなので、動くものがいい
ラジコンを改造しよう!
どんなラジコンを改造しよう?
ヘリコプター → × 操縦が繊細過ぎる
車 → × 速度が早すぎてハンドル操作が難しそう
戦車 → 鈍いし、キャタピラなので安定してる
◎ 操作がラフでもOK
12年6月2日土曜日

8. 戦車を買う
ヤフオクでジャンク扱いのものを買いました
基盤は死んでてもどうせ捨てるので
挫ける可能性を考慮し最初は安いやつを狙う
12年6月2日土曜日

9. まずは戦車を動かしてみる
マジにゴミだと困るので、一応動くことを確認
多少壊れてるけど一応ひと通り動くようだ
12年6月2日土曜日

10. 戦車ラジコンの構造
基本的に、左右のキャタピラそれぞれにモーターが
付いている
両方回せば前進、右だけ回せば左旋回、両方逆回転
すればバック
12年6月2日土曜日

11. 立止マッテ考エル
このプロポ、左右ともに上下しかついて無いよね
でも、戦車にはBB弾を発射する機能ついてるよね
12年6月2日土曜日

12. はい、変なの引いたー
( ´_ゝ｀)
12年6月2日土曜日

13. 戦車をバラす
そうは言っても買ってしまったのでしょうが無い
バラして構造を確かめ、テスターを使って電圧を計測
する
戦車が届いて
5分後の状況
12年6月2日土曜日

14. どうやら、右キャタピラを
逆回転させると、
BB弾を発射するらしい。
変なの。
(そういうギヤボックスになってる)
12年6月2日土曜日

15. 調査結果
搭載しているバッテリーはマンガン電池単三4本直列
(1.5V×4本=6.0V)
モーター2つだけで動いている
モーターはそれぞれ6.0Vで動いているらしい
左キャタピラは前後に動くが、右キャタピラはバッ
クさせるとBB弾を発射する
モーターを逆回転させるには、+と-を入れ替えれば
良い(一般的にそういう構造)
12年6月2日土曜日

16. 基本方針を考える
Arduinoには5V電源が必要、かつモーターを回すと電
圧が下がり5Vをキープできないので、別途バッテ
リーを積む必要がある
とりあえず最初はブレッドボードで回路を組んでみ
て、動いてから細部を考える(というか、最初から細
部まで想像できない)
12年6月2日土曜日

17. モーターを逆回転させる方法
ソフトならif文でできることが、電子工作だと意外に
面倒らしい
ググってみたら、Hブリッジという回路が必要らしい
こうしたい Hブリッジ概念 実際の回路図
12年6月2日土曜日

18. ごめん、いろいろ無理!
(>_<)
12年6月2日土曜日

19. モーターを逆回転させる方法
さらに調べると、Hブリッジ回路を内蔵したドライバ
(IC?)があるらしい
使い方は単純に結線するだけ!
前進・後退・停止はデジタル出力でコントロール。
PWMを使ってアクセルコントロールも出来る。
モーター駆動は別電源を使える
すばらしい!!
こんなの
12年6月2日土曜日

20. ブレッドボードで組む
そんなこんなで、一旦できました!
でも問題点山積み...
頭でっかち!
そして重い
戦車に載り切らない
...動かない...
電流は来てるっぽい
12年6月2日土曜日

21. 対策を考える(その1)
そもそも何故動かんのだ?
逆さにするとキャタピラは動く。でもトルクがな
いので走ることはできない。
9V電池を4個直列繋ぎ(=36v)にしてみる → 煙が出る
そもそも、単三電池4本(=6v)で動いていたはず!
単三電池6本(=9v)のケースを見つけた。これなら
いけるんじゃね? → 動いた
よくわからんけど、9v電池だと出力できる電流が足りないとかなのかな?
動く要素は電圧だけじゃないんだ。へー
12年6月2日土曜日

22. 対策を考える(その2)
USB給電用のバッテリーでかすぎ!
コレはラジコンのバッテリーボックス(単三電池4
本)から取るように変更
接続用のコネクタはハンダ付けして自作
電圧がちょっとぐらい変わっても動くはず!
12年6月2日土曜日

23. 対策を考える(その3)
Arduino Mega-ADKでかすぎ!
使ってないポートが多すぎる! むだムダ無駄!!
最近発売されたHarpy-Nanoってのが、ちっちゃく
て安くて良い感じ!
ADK互換
Arduino互換
デジタル入出力6ポート
アナログ入力7ポート
これで¥2880!!
(HarpyNano単体の場合)
参照:harpyhack.com
12年6月2日土曜日

24. 対策を考える(その4)
そもそもブレッドボードでかすぎ!
ユニバーサル基板を使えば、小さ 表
くできるかも!?
部品をはんだで固定し、自分で
配線する
おれのハンダゴテが火を噴くぜ! 裏
ユニバーサル基板の例
12年6月2日土曜日

25. ユニバーサル基板で組む
ホントに火を吹いた
実際に部品がハンダゴテに焼かれてしまった!!
でも、なんとかできた
すごく小さくなった!
でも、収まりが悪い
作り直しだ…
12年6月2日土曜日

26. ハード部分完成
今度こそ完成!
HarpyNanoとユニバーサル基板をソケットで接続し
た。収まり良いのでオススメ!
ケースは名刺入れのプラケースを削った
12年6月2日土曜日

27. さて、いよいよ
ソフトウェア実装です
12年6月2日土曜日

28. ADKの制御
ADKのリファレンス実装を理解することは大切だけ
ど、あれを毎回書くのは大変
Javaコード部分は、要はシリアル通信なので、送信
と受信をシンプルに実装した汎用クラスを使い回せ
ば良いと思う
12年6月2日土曜日

29. ADKCore(自作クラス)
ADK制御用自作クラスADKCoreを作った
インスタンスを作って
面倒な処理は全部移譲
12年6月2日土曜日

30. ADKCore(自作クラス)
ADKへのメッセージ送信はsendCommand()
メッセージ受信はReceiveListenerを使う
これだけ。
12年6月2日土曜日

31. 音声コマンドの実装
android.speech.SpeechRecognizerというクラスを使
うと、音声認識した結果の文字列を取得できる
12年6月2日土曜日

32. 音声レスポンス
本当は映画などから必要な音源をピックアップした
かったけど、あまりに語彙が少なくて断念。Android
にしゃべらせることにした
Android標準のテキスト読み上げシステムText to
Speach(TTS)は、日本語をサポートしていない
2011年9月にKDDI研究所よりN2 TTSという、標準フ
レームワーク互換の日本語読み上げシステムが提供さ
れた。現在はPlayストアからN2 TTSを無料でダウン
ロードでき、TTSとして登録した後、日本語を渡すと
読み上げることができる
12年6月2日土曜日

33. 音声レスポンス
使い方
APIDemosと同じコードで十分動きます
Locale.JAPANを指定するだけ
12年6月2日土曜日

34. リモートコントロール
やっぱ人として、手元のAndroidを使って、ラジコン
を操作したくなりますよね?
せっかくアンテナ取ったのにね。
IP指定でソケット通信してもいいけど、将来的に複数
の端末を協調動作させたいので、ちゃんとしたプロ
トコルを使いたい
12年6月2日土曜日

35. リモートコントロール
今回はXMPPを使う
GTalkとかJabberに使われてるプロトコル。要はIM
として必要な機能のためのプロトコル
今回は、手元のAndroidからラジコンに乗ってる
Androidに、テキストメッセージを渡してコント
ロールする(複雑なデータならJSONでもOK)
でも最近XMPPは下火で、ちゃんとメンテナンスされ
ているAndroid用XMPPライブラリが少ない
今回はasmack-android-7というライブラリを使用す
る。コードはステップ数が結構あるので割愛
12年6月2日土曜日

36. まとめ
電子工作おもしろい。
みんな手を付けてない(=比較的簡単に解決できる問題
が身近にたくさん残っている=ビジネスチャンス!?)
タブレット型Android+ADKを使った自作デバイス+自
作アプリ(+サーバ)の組み合わせで、業務用システムを
作る機会が増えてくるのでは?
12年6月2日土曜日

37. おしまい
ご清聴ありがとうございました
12年6月2日土曜日