課題研究H26

電子情報科


 課題研究 平成26年度

3年生になると今まで勉強したことを活かし、1年を通して研究を行います。

    研究テーマ(H26年度)
  1 OpenCVによる画像処理の研究
  2 JavaScriptを使ったトランプゲームの制作
  3 テルミンの製作
  4 LED Cubeの製作
  5 マイコンカーの製作
  6 AppInventorを利用したアプリの制作
  7 シーケンス制御と技能検定
  8 GPSによる自動制御カーの製作
  9 AIを使ったゲーム制作
 10 RaspberryPIによる画像処理とGPIO制御
1.OpenCVによる画像処理の研究
 OpenCV2とは、インテルが開発・公開したオープンソースのコンピュータビジョン向けライブラリである。このライブラリを利用したプログラムで、Webカメラからの画像データを処理する。静止画も動画も処理できるが、今回はリアルタイム動画像の分析と処理を試みた。半年はOpenCV2プログラミングの勉強をし、ウェブカメラから得た特定の色を検出や、物体の輪郭を取る形状認識を行うなどの処理方法を学びました。これらを活かして、数学や物理の公式を用いた、AR型アクションゲームを制作した。
県工展パネル(PDF形式)
2.JavaScriptを使ったトランプゲームの制作
 以前から、何か楽しいゲームを作ってみたいと考えていた。相談の結果、「楽しい」だけでは勉強にならないので、今まで見たことも無い「JavaScript」というプログラミング言語を使用して、Webブラウザ上で実行できるものを作ることにした。まったく分からない状態から勉強を始めたので、簡単なプログラムの動作確認にもかなり手こずり、考えたとおりに動作させることが難しかった。
県工展パネル(PDF形式) ゲームのページ
3.テルミンの製作
 電子回路の製作について学びたいと思った。そこで電子楽器「テルミン」があることを知り、PICでの制御方法やセンサについて研究することにした。  テルミンとは1919年にロシアのテルミンさんが開発した世界最古の電子楽器である。テルミンの特徴は、本体に触れずに手の位置によって音量と音階を調整することができる。  回路には光センサーを使った回路と距離センサーを使って製作した。
県工展パネル(PDF形式)
4.LED Cubeの製作
 近年身の回りの家電製品は、機能が高度化され、単純な電子回路では実装が困難になってきた。また、製品サイクルも短くなり、新規に設計するには、大人数で短期間に行わなければならず、開発コストを押し上げる原因となっている。そこで、ソフトウエアの変更で様々な機能を実装できる組み込みシステムを用いる手法が一般的になってきた。中でもワンチップマイコンと呼ばれる組み込み用CPUは、機能に応じて様々な種類があり使われている。今回我々は、ワンチップマイコンを使い、500個を超えるLEDをプログラムで点灯パターンが変化するイルミネーションを製作しようと試みた。
県工展パネル(PDF形式) LED Cube動画(mpg形式)
5.マイコンカーの製作
 マイコンカーラリー競技大会は、ルネサスマイコンカーラリー事務局の承認マイコンボードを搭載した完全自走式マシンで、規定コースの走行タイムを競うものである。カーブ、直角カーブ、レーンチェンジ、坂道などの障害物で構成されたコースを光センサ等で感知しながら走行するもので、ハード面(マシン)の精巧さとソフト面(プログラミング)の兼ね合いが勝負を左右する。北信越大会に向けて試行錯誤しながら研究を進めていった。
県工展パネル(PDF形式)
6.AppInventorを利用したアプリの制作
 専門的な知識がなくても、ブロックを組み合わせるだけでアプリを作成することができるツール「AppInventor2」を利用して、タブレット端末の性能を活かしたゲームを作成し、タブレット用ゲームアプリの作成方法を学んだ。今回は、デスクトップパソコンやノートパソコンには搭載されていない、「加速度センサ」を利用した迷路ゲームの制作をした。
県工展パネル(PDF形式)
7.シーケンス制御と技能検定
 シーケンス制御とは、あらかじめ定められた順序にしたがって制御する方法です。さまざまな家庭で電化製品や、ビル工場の自動化などに用いられています。その必要な知識と技術についての研究を行い、実践力が身に付いたか学習の効果を図るため、技能検定3級電気機器組立てシーケンス作業を受験した。技能検定とは、働く人々の有する技能を一定基の準により検定し、国として証明する国家検定制度です。12月末の技能試験は全員突破。来週の筆記試験に向けて学習中です。
県工展パネル(PDF形式)
8.GPSによる自動制御カーの製作
 GPSはカーナビゲーションシステムやスマートフォンの位置情報検索、土木建築の測量などに用いられ私たちの生活に役立っています。2010年には国産の準天頂衛星「みちびき」が打ち上げられ今後もGPSに対する期待は大きく、発展が期待される分野です。  今回の研究では、まずGPSモジュールから出力される緯度経度データを製作した電子回路基板で正しく表示できるか検証をしました。次に最終課題として目的地の緯度経度をプログラムに入力し、現在地の緯度経度から方角と距離を計算し、目的地に向けて車を制御するようにしました。
県工展パネル(PDF形式)
9.AIを使ったゲーム制作
 最近、よく聞くようになった人工知能(AI)。それはプログラミングによって作られている。私たちは電子情報科として人工知能を作りたいと考え、ゲームに知能を持たせようとした。使用した言語はC++、それに加えてゲーム用のライブラリであるDXライブラリというものを使用して、見た目や操作感などにもこだわった戦略ゲームを作ることにした。
県工展パネル(PDF形式)
10.RaspberryPIによる画像処理とGPIO制御
 定期券サイズほどの小型コンピュータ「RaspberryPi」と画像処理ライブラリOpenCVを使い、画像処理やRaspberryPiの入出力制御について学んだ。RaspberryPiの小ささを活かして戦車型模型に搭載し、自分の判断で動く戦車模型を製作することを目指して研究してきた。IO端子を利用し、戦車模型の動作をRaspberryPiによって制御できるように改造したりプログラムの開発環境を整えたりするところからスタートした。
県工展パネル(PDF形式)