エンベデッドシステムスペシャリスト 2017年 春期 午後Iの問題文9問です。図・表・別冊資料と正解は掲載していませんので、出典の公表資料またはアプリでご確認ください。
観光案内用ロボットに関する次の記述を読んで,設問1ー3に答えよ。 A社は,観光案内所の窓口,宿泊施設,駅などに設置して周辺地域の観光案内情報 を提供する観光案内用ロボット(以下,ロボットという)を開発している。ロボッ トのシステム構成を図1に,ロボットの主な構成要素を表1に,制御部の主な構成要 素を表2に示す。情報サーバには,周辺地域の観光案内情報などが格納されている。 aeロボット本体 |](| ZSトA ey IE コントローラPt SP|a サーボモータ~~CO| サーボa>|mimes| LAN ロボット台座赴音波センサ 図1ロボットのシステム構成 表1ロボットの主な構成要素 構成要素機能概要 owas|・入力される1ミリ秒周期のアクティブHighのPWM信号によって,サーボモータの 超音波センサ・1.5メートル以内に人人がいるかどうかの検出を試み,検出の有無を出力する。 ・人を検出した場合,最も近い位置にいる人の方向を出力する。 も・タッチパネル付きのLCDで,観光案内などの表示を行う。 ・タッチパネルへのタッチを検出すると,タッチした座標を出力する。 制御部・サーボコントローラの制御,LCDの表示など,ロボットの制御を行う。 .・情報サーバとの通信を行う。 ーー2ーー 表2制御部の主な構成要素 CE ・サーボコントローラへのPWM信号を出力する。 ・240 kHzのクロックでカウントアップする10ビットタイマで,タイマ出力の周期及 びHighの幅を設定できる。 ダイョ・カウントアップによって,設定したHighの幅とタイマのカウンタが同じ値になると 同時に,出力がLowになる。設定した周期とタイマのカウンタが同じ値になると同 時に,カウンタが0になり,出力がHighになる。 ・Highの幅の設定値が0の場合は,出力が常にLowになり,Highの幅の設定値が,周 期の設定値以上の場合は,出力が常にHighになる。 ーー、、 _|・LCDの表示を制御する。 、、.。 -|・情報サーバとの通信を行う。 音声出力・テキストが入力されると,そのテキストを音声に変換してスピーカから出力する。 [ロボットの機能] ロボットは,次の機能を備える。 ①人がロボットの1.5メートル以内に近づくと,人がいる方向にロボット本体 (AE,体という)を向け,“いらっしゃいませ。ご希望のメニューを選択して SESW.”という音声を出力する。情報サーバから観光案内のメニュー(以下, メニューという)及びメニューのボタンの情報を取得して,メニュー及びメニ ューのボタンをLCDに表示する。1.5メートル以内では,人が移動すると,人が いる方向に体を向ける。 @メニューのボタンがタッチされると,情報サーバから必要な情報を取得し, LCDに表示する。情報サーバから音声出力するテキスト(以下,音声のテキス トという)を受け取った場合は,その音声を出力する。 ③メニューのボタンがタッツチされた後の各画面では,画面の最下部に“戻る" ボタンを表示する。このとき他のボタンは表示しない。“戻る"”ボタンがタッチ されると,情報サーバからメニュー及びメニューのボタンの情報を取得して, メニュー及びメニューのボタンをLCDに表示する。 ④人がロボットから1.5メートルよりも離れると,それまでの動作を中止して, 体をロボット台座の正面に向け,LCDの表示を“いらっしゃいませ"”という表 示に切り替える。 ーー3 mig [サーボモータとサーボコントローラの動作]〕 (1)サーボコントローラに,デューティ比が一定のPWM信号を連続して入力すると, サーボモータ(以下,モータという)は,そのデューティ比で示される角度まで 0.3秒で1回転する角速度で回転し,その位置(以下,停止位置という)を保持す る。 (2)モータの可動範囲は0て360 EC,1回転を超えない。 (3)サーボコントローラに入力するデューティ比を0の状態から変化させた場合のモ ータの動作と停止位置を表3に,デューティ比を1の状態から変化させた場合のモ ータの動作と停止位置を表4に示す。 表3デューティ比を0の状態から変化させた場合のモータの動作と停止位置 OE OK 0k 0度,360度 aモータwot|Pd ie モータの動作||i 240 Be]『 Ye N\HR)ヽ 120 BE gyへ、、!180度ヽ、LAT ed Et回転ーー_ 表4デューティ比を1の状態から変化させた場合のモータの動作と停止位置 ーー 変化後の Af 360 BE,360 EE,360度,360度seo度 モータ1 yy;Se'Ne ra 1に ban ao sins[els>. モータの動作')|240度\|4 i Se vb}回転のifいi} ™120度180度ah PK rs“hig a“ lal回転ーー“— —4 pear 〔体の回転範囲とモータの停止位置の関係〕 (1)体は,モータの軸に直結されており,体がロボット台座の正面をる向く位置をモ ータの180度の位置にしてある。 (2)体の回転範囲を,図2に示す。体は,図2で示す回転範囲以外に回転できない。 (120 88)|(240度)Sy bea [ae] 60度60度 正面 (180 BE) 注記()内の角度はモータの停止位置を示す。 M2体の回転範囲 [制御部のソフトウェア] ロボットの制御部には,リアルタイムOSを使用している。制御部のタスクの処理 概要を表5に示す。 —5—= 表5制御部のタスクの処理概要 モータ制御・通知された指示に基づき,モータを制御する。 ・通知された指示に基づき,次の処理を行う。 ー情報サーバから1画面分の表示データを取得する。表示データ取得後,LANコン 表示&LAN Gk MMラに指示して取得した表示データをメモリエリアにある表示バッファに書 ーラに指示得した表示デーfal示バッこ書き 信ー表示データ以外のデータ(出力する音声のテキスト,各ボタンの座標とそのボタ ンの種別)がある場合は,データを取得してメインタスクに通知する。表示データ 以外のデータがない場合は,データがないことをメインタスクに通知する。 ・通知された音声のテキストを基に,音声を出力する。 ・タッチパネルにタッチされると,タッチされた座標をメインタスクに通知する。 ・0.5秒ごとに起動し,超音波センサのデータを取得する。 人検出・人を検出できなかった場合は,未検出であることをメインタスクに通知する。 ・人を検出できた場合は,|。|のデータを取得してメインタスクに通知する。 ・人を検出していない状態から,人を検出した場合は,次の処理を行う。 ①検出した人がいる方向に体を向ける指示を,モータ制御タスクに通知する。 ②“いらっしゃいませ。ご希望のメニューを選択してください。”という音声のテキ ストを音声タスクに通知する。 @メニュー及びメニューのボタンを表示する指示を,表示&LAN通信タスクに通知 する。 ④表示&LAN通信タスクからの通知を待つ。 ・・人の検出が続いている場合は,次の⑤及び⑥の処理を繰り返す。 ©タッチパネルタスクからの通知を受けると,|b|BAK,ボタンの種別を 判断して,そのボタンに対応する指示を表示&LAN通信タスクに通知する。通知 後,表示&LAN通信タスクからの通知を待つ。出力する音声のテキストがある場合 は,音声タスクに通知する。 メイン©タッチパネルタスクからの通知を受けると,タッチされた座標が“戻る"ボタン の座標であった場合は,指示を| q|]タスクに通知する。通知 後,表示&LAN通信タスクからの通知を待つ。 ・人の検出が続いている状態で,検出した人がいる方向が変化した場合は,次の処理を 行う。 ー検出した人がいる方向に体を向ける指示を,モータ制御タスクに通知する。 ・人を検出している状態から,未検出の通知を受けた場合は,又は⑥の処理を中止し て,次の処理を行う。 ー[cs ]指示をモータ制御タスクに通知した後,"いちっしゃいませ"と表示 する指示を,表示&をLAN通信タスクに通知する。通知後,表示&LAN通信タスクか らの通知を待つ。 ・人を検出していない状態で,未検出の通知を受けた場合は,人を検出していない状態 を継続する。
設問1ロボットのシステムの仕様について,(1),②)に答えよ。 (1)LCDの表示データを情報サーバから取得する場合,情報サーバがデータ転 (al 6— 送を開始してから,LANコントローラが表示バッファへの書込みを完了する までの時間は何ミリ秒か。答えは小数第2位を四捨五入して,小数第1位まで 求めよ。ここで,表示データをLANで転送する際の実効転送速度を40Mビッ トノ秒,LANコントローラから表示バッファへの実効転送速度を80Mバイト SLL,1M=10%とする。また,表示データは圧縮されていないものとし, ソフトウェアの処理時間及び情報サーバ内の処理時間は無視できるものとす る。 (2)体の正面をモータの0度の位置に設定していない。その理由を35字以内で 述べよ。
設問2モータの制御について,1),(②)に答えよ。 Q①)タイマを使用した体の停止位置の制御について,(a),(⑪b)に答えよ。 (a2)体をモータの200度の位置で停止させる場合,理想的なPWM信号のデュ ーティ比は幾らか。既約分数で答えよ。 (b)タイマを使用して,体をモータの200度の位置に最も近い停止位置で停止 させるPWM信号を出力するタイマの設定値(周期,hghの幅)を,10進 数で答えよ。また,そのときの誤差は,何度になるか。誤差の答えは,小 数第3位を四捨五入して,小数第2位まで求めよ。 (2)体の回転を次のように制御している。例えば,体を正面の位置からモータ の150度の位置に最も近い位置まで回転させるときに,正面の位置を示すデュ ーティ比のHighの幅の設定値から,20ミリ秒ごとに,1ずつ減算した値を Highの幅の設定値に設定して,停止位置がモータの150度の位置に最も近い デューティ比になるように制御している。その理由を,ロボットの動作の観 点から,40字以内で述べよ。
設問3ロボットの制御部のソフトウェアについて,①),(②に答えよ。 a)表5中の|a|~[__e|に入れる適切な内容を答えよ。 (2)人を検出している状態から人を検出していない状態になり,体をロボット 台座の正面に向ける動作が終了し,及び“いらっしゃいませ"という表示が 完了した。その後,人を検出していない状態が続いている場合に動作するタ スクを表5中のタスク名で全て答えよ。
カメラ付き防犯灯に関する次の記述を読んで,設問1こ3に答えよ。 B社は,カメラ付き防犯灯(以下,防犯灯という)を開発している。防犯灯を電柱 に設置した様子を図1に,下から見た防犯灯の外観を図2に,それぞれ示す。 C)照度センサ OO AS" By ae照明 2ユニット ait B OWカメラ 犯灯 |O*中 図1防犯灯を電柱に設置した様子図2防犯灯の外観 (防犯灯のシステム構成と機能〕 防犯灯のシステム構成を図3に示し,各構成要素の機能の概要を説明する。 入線 制御 PC 図3防犯灯のシステム構成 ・電源ユニットは,電柱の電力線から供給される電力をDC電源に変換する。 ・制御部には,MCU,RAM,フラッシュメモリなどが搭載され,防犯灯全体の制御 を行う。制御部に搭載されるMCUには,日付時刻用タイマ(以下,RTCという), 画像圧縮処理用アクセラレータ(以下,圧縮アクセラレータという)などが内蔵 されている。RTCは,停電時にはバッテリによって動作する。 ・照明ユニットは,防犯灯としての照明で,光源にはLEDが使用されている。照明 の点灯又は消灯の制御は制御部からの指示で行う。 ・カメラユニットは,1秒間に4フレームの画像を撮影する。1フレームの画像を撮 彫すると,その都度制御部に通知する。 ニョ8— ・照度センサユニットは,1秒周期で周囲の明るさを計測する。計測されたデータ (以下,照度データという)の値は,0~255の範囲で,周囲が明るいほど値が大 きい。 ・無線LANユニットは,制御部とPCを無線LANで接続する。PCと接続すること によって,無線LANユニット及びカメラユニットに関する各種動作パラメタの設 ©,日付時刻の設定,画像データをフラッシュメモリに記憶するときに必要な暗 号キーの設定ができる。また,記憶した画像データの取出しなどができる。 (制御部の処理概要) 1)各種動作パラメタは,フラッシュメモリにあらかじめ記憶されており,PC MS パラメタの設定指示を受信すると,その受信した値で各種動作パラメタを変更す る。PCから日付時刻の設定指示を受信すると,受信した日付時刻の情報をRTCに 設定する。暗号キーの設定指示を受信すると,受信した暗号キーをフラッシュメ モリに記憶する。 (2)1秒周期で,照度データの値とカメラユニットの各種動作パラメタを基に,シャ ッタスピードなどの画質調整パラメタを決定する。画質調整パラメタに変化があ れば,その画質調整パラメタをカメラユニットに送信する。 (3)1分周期で,現時点の照度データの値1個と,過去4分前までの照度データの値 4個の合計5個の平均値(以下,移動平均値という)を基に,照明の点灯又は消灯 の制御を行う。移動平均値の小数点以下は切り捨てる。照明は,移動平均値が50 以下で点灯し,55以上で消灯する。 (44)カメラユニットから1フレームの画像データを受けるごとに,“年月日時分秒" を,その画像データでの画像の右下の位置に合成し,圧縮アクセラレータを使用 してフレーム間の差分を利用した圧縮をする。PCとの接続中は,カメラユニット からの画像データを破棄して何もしない。 (5)圧縮された画像データが6分間分蓄積されると,PCから設定された暗号キーを 使用して暗号化する。暗号化した6分間分の画像データは,一つのファイルとして フラッシュメモリに記憶し,240時間保存される。ファイル名は日付時刻の情報か ら自動生成する。PCから日付時刻の設定指示を受信したとき,記憶した全てのフ ァイル,及び蓄積した画像データを削除する。 ー9一 (6)PCからファイル一覧要求を受信すると,記憶されているファイル名一覧をPC に送信する。PCからファイル名を指定した画像データの送信要求を受信すると, そのファイルの画像データをPCに送信する。 [制御部のソフトウェア構造] 制御部の0Sには,リアルタイムOSを使用する。制御部のタスク処理概要を表1 に,制御部のタスク構造を図4に,それぞれ示す。 表1制御部のタスク処理概要 ・RTCの制御を含め,防犯灯全体の制御を行う。 メイン・図4に示す時刻情報の更新は,RTCに日付時刻の情報を設定するとき,及びRTCが1秒 経過をカウントするごとに行う。 ・無線LAN通信の制御を行う。 ・1秒周期で起動され,次の処理を行う。 featー照度データを基に[| a』|を決定し,その結果をメインタスクに通知する。 ー1分周期で,照度データを基に| b|を算出し,照明の点灯又は消灯を決定 し,その結果をメインタスクに通知する。 ・画質調整パラメタ設定の通知を受けると,そのパラメタをカメラコユニットに送信する。 カメラ制御・撮影開始の通知を受けてから撮影終了の通知を受けるまでの間,カメラユニットから1 フレームの画像データを得るごとに,画像処理タスクに通知する。 ・1フレームの画像データの通知を受けると,次の処理を行う。 ー時刻情報を基に時刻画像を作成し,画像の右下の位置に合成する。 midisー時刻画像が合成された画像データを,[ c|を使用して圧縮し,BRIS. ー圧縮された画像データが6分間分蓄積されると,ファイル化要求をファイル管理タ スクに通知する。 ・画像データ削除の通知を受けると,蓄積した画像データを削除する。 ・暗号キー設定の通知を受けると,その暗号キーをフラッシュメモリに記憶する。 ・暗号キーが設定された状態のときだけ,ファイル化要求の通知を受けると,次の処理を 行う。 ii EE ss. ファイル管理ーファイル化要求を受けた画像データを,暗号キーを使用して暗号化する。 ー暗号化した画像データを,時刻情報から自動生成したファイル名で記憶する。 ・ファイル一覧要求の通知を受けると,ファイル名一覧を要求元タスクに通知する。 ・ファイル名を指定した画像データの送信要求の通知を受けると,そのファイルの画像デ ータを要求元タスクに通知する。 ・ファイル削除の通知を受けると,記憶した全てのファイルを削除する。 ・照明の点灯指示又は消灯指示の通知を受けると,照明の点灯又は消灯を制御する。 ーービー 注記1実線の矢印は,メールボックスを使用したタスク間の メッセージ通信の方向を示す。 注記2破線の矢印は,メモリへの書込みを示す。ただし,メ モリからの読出しは省略している。 図4制御部のタスク構千
設問1防犯灯の仕様について,(1)~(3)に答えよ。 1①)照明の点灯又は消灯の制御について,(a),⑪b)に答えよ。 ある時点の照度データと移動平均値の推移を,表2に示す。ここで,データ 番号nは現時点,nー1は現時点から1分前,nー9は現時点から9分前を表し ている。 表2ある時点の照度データと移動平均値の推移 EEE基PIEEIEEIEEIEEEEIFEIEE3 FETE当 @)表2において,照明の点灯又は消灯の制御を行った箇所が1か所ある。ど のデータ番号の箇所で,どのような照明の制御が行われたのか。20字以内 で述べよ。 (b)照明の点灯又は消灯の制御を行う値を異なる値としていることによって, 照明の点灯又は消灯の制御において,ある動作を防ぐことができる。ある 動作とは何か。20字以内で述べよ。 (2)1フレームの画像データを1Mバイトとしたとき,画像データの記憶に必要 なフラッシュメモリの容量は全体で何Gバイトか。答えは小数点以下を切り 上げて,整数で求めよ。ここで,圧縮すると元データの1%のデータ量になり, 暗号化すると圧縮したデータの5%のデータ量が増加するものとする。また, ーロー 1Mバイト=106バイト,1Gバイト=10?バイトとする。 (3)PCから日付時刻の設定指示を受信したとき,記憶されている全てのファイ ルを削除することによって,ある不都合が発生するのを防止している。ある 不都合とは何か。記憶されているファイルのファイル名を視点に30字以内で 述べよ。
設問2制御部のソフトウェアについて,1)~⑭に答えよ。 aq表1中の|sa|~-|e|に入れる適切な字旬を答えよ。 ②)図4中の|f|~|i|に入れる適切な字旬を,表1中に示す タスク名で答えよ。 (3)図4中で,時刻情報を読み出すタスクが二つある。二つのタスク名を,表1 中に示すタスク名で答えよ。 (4)ファイル管理タスクは,ある条件ではファイル化要求の通知を受けてもフ ァイル化しないときがある。ファイル化しない条件を20字以内で述べよ。
設問3仕様の追加要求について,1),(②)に答えよ。 RTCによる時刻の誤差が,1か月間で最大土30秒である。そこで,電波時計で 使用される標準電波を受信することによって取得できる標準時刻を利用して時 刻の自動補正を行うことにした。その追加仕様を次に示す。 ・標準電波受信ユニット及び標準電波の受信状況を示す表示器(以下,受信表 示器という)を追加する。 ・標準電波受信ユニットは,電波の受信状況によって,アンテナの向き,及び 受信ゲインが調整できる。 ・1日1回,設定された時刻(以下,補正時刻という)になると標準電波を受信 する。 ・一時的な環境の影響によって標準電波を正常に受信できず,一定期間内に標 準時刻を取得できなかったときは,受信表示器を赤色で点灯し,次の日の補 正時刻まで待つ。取得できたときは,受信表示器を緑色で点灯する。 ・強制的に標準電波を受信し,時刻の補正を行うスイッチ(以下,時刻補正ス イッチという)を追加する。 ・標準電波の受信を開始してから標準時刻の取得が終了するまでの間に,新た な標準電波の受信を開始する事象が発生したときは,新たな事象を無効にし ー12一 THE LAV, ・PCから日付時刻を設定する機能は現状の仕様のままとする。ただし,標準電 波の受信を開始してから標準時刻の取得が終了するまでの間に,PC POOH 付時刻の設定指示を受信したときはその設定を無効とし,標準電波受信処理 中をPCに送信する。 ・図4に示すタスク構造に標準電波受信タスクを新たに追加し,既存のタスク中, ある一つのタスクだけを変更する。 (1)時刻補正スイッチを追加した目的を,電柱への防犯灯の取付け時を視点に 20字以内で述べよ。 (2)既存タスク中で変更するタスクについて,⑬)~<)に答えよ。 追加する標準電波受信タスクの処理内容は次のとおりである。 電波の受信開始の通知を受けると,標準電波受信ユニットを制御して標準 電波を受信する。標準電波の受信を完了すると,電波の受信開始を通知した タスクに標準電波の受信成功又は受信失敗の情報,及び受信成功時の時刻デ ータを通知する。 3)既存タスク中で変更するタスクはどれか。表1中に示したタスク名で答え dt. (b)変更するタスクにおいて,標準電波受信タスクに電波の受信開始を通知 するのは,どのような事象が発生したときか。その事象を二つ答えよ。 (c)変更するタスクにおいて,標準電波受信タスクから受信成功のメッセー ジ通知を受けたとき,受信表示器を緑色で表示する処理以外の処理内容を 35字以内で述べよ。 ー3一
病院内資料配送システムに関する次の記述を読んで,設問13に答えよ。 大規模病院では,愚者の診療情報は電子化され,サーバで共有化されているが, 書類及び小さな物品(以下,配送品という)を頻繁かつ迅速にやり取りする必要が HS,社は,大規模病院での軌道式の病院内資料配送システム(以下,配送システ ムという)の開発を行っている。 [配送システムの概要] 開発中の配送システムの概略構成を,図1に示す。配送システムは,配送システム を制御するサーバ,各フロアの天井に配置された一方通行のメイン回廊,配送品の 授受を行う配送所,メイン回廊と配送所を結ぶ双方向の配送路,配送品を運ぶ自走 式の配送車(全長30センチメートル),各フロアを結ぶーー方通行の昇降路,メイン回 廊と配送路又は昇降路を結ぶ分岐部(全て同じ構成),配送要求及び配送状況を確認 するための端末などから構成される。分岐部周辺以外のメイン回廊には,位置確認 及び配送車と通信を行うための通信点が5メートル間隔で設置されている。 待機中の配送車は配送所,又は各フロアに設置されている駐機場で配送の指示を 待っている。また,配送車は通信点間及び各配送路には同時に1台しか入れない。 24 YEE ena配送路 FRB。 Ss.Se.| 〇‘e@〇) |“BS a ee p ———@Eo 9@ 配送路amt| 配送路配送路 @⑨Cj MNS OL):配送車〇:通信点 注記端末及び通信点は全てLANに接続されているが,簡略化のために,一部の接続だけ 図に示している。 図1配送システムの概略構成 [配送要求〕 配送を依頼する部署(以下,依頼元という)は,端末を操作してサーバに対して 配送要求を送ることによって,配送先への配送を依頼する。配送品を依頼元の配送 所(以下,自配送所という)の配送車に格納する。 〔サーバの動作〕 サーバの動作は次のとおりである。 ①配送システムの配送車全ての位置及び分岐部の状態を把握・管理する。 ②通信点を介して配送車に,減速,停止,発進,加速及び速度を指示する。 ③配送要求に対して,配送先への配送ルートを求めて配送計画を作成する。 ④自配送所に配送車がない場合には,近くの駐機場から待機中の配送車を当該 配送所に誘導する。 ©作成した配送計画に基づいて,通信点ごとに配送車と通信して配送を行う。 ©配送車が配送先の配送所に到着したことを通信点を介した通信で確認すると, サーバは,依頼元と配送先の端末に配送が完了したことを通知する。 Q端末の操作に応じて,配送計画と配送状況を回答する。 [配送車の構成 配送車の主要なブロック構成を図2に示す。配送車の全長は30センチメートルで, 主要部分は次のとおりである。 ・全体を制御するMPU ・モータ ・タイマからの信号でモータを駆動するドライバ ・サーバと通信を行うために,通信点と近距離無線通信(以下,NFCという)を行 うNEC制御部 ・進行方向の配送車との距離を検各するためのセンサ 配送車は1メートルンプ秒?で加速・減速し,配送時には,1メートルノ秒で走行す る。配送車はバッテリで動作するので,できるだけ消費電力が少なくなるように制 御する必要がある。 .—15一 図2配送車の主要なブロック構成 [赤外線LEDとセンサ] 配送車には,衝突防止用として前方と後方にそれぞれ赤外線LEDと二つのセンサ が設置されている。赤外線LEDとセンサの関係を図3に示す。図3では進行方向で 使用する赤外線LEDとセンサだけを表示している。センサは進行方向の一定範囲だ け検知する。赤外線LEDがセンサの検知館囲内にあるときだけポートは“1”と判 断する。 図3について,前方の配送車の位置に対するポート1,2の判断と処理は次のよう に行われる。 ・赤外線LEDがセンサの検知範囲内にないとき,ポート1,2は,“0,0”と判断す る。 ・前方の配送車が位置Lにあると,"| e|”と判断する。 ・前方の配送車が位置Mまで近づいたときには,“|f|"と判断する。 “Poe|"から“(Lf)”に変化したときには,衝突防止のために淫速 する。 ・前方の配送車が位置Nまで近づいたときには,“| g|”と判断する。 位置L位置M位置Nぐー進行方向 |!;=iセンサ1 デデデーーパー1 rae |前方の配送車”較:赤外線ED 図3赤外線LEDとセンサの関係 (NFC] NFCの通信速度は400kビットグ秒である。アンテナは,配送車の側面中央に設置 されている。通信可能領域に入ったことを検知するのに10ミリ秒,通信準備が完了 するのに更に10ミリ秒掛かる。 [モータ] 使用するのはACモータで,互いに120度位相がずれた3相交流電流(以下,駆動 電流という)で駆動する。回転数は駆動電流の周波数で決まり,回転方向は駆動電 流の位相関係で決まる。配送車では,タイマの三つのPWM信号で制御する。 平らな場所でモータが一定速度で回転中の場合の消費電力は少なく,移動距離当 たりの消費電力は配送車の速度にかかわらず一定と考えてよい。一方,配送車が, 加速する場合及び昇降路又は配送路を上方へ移動する場合には消費電力は大きく, 停止状態から発進する場合には更に大きくなる。 (Hui) 各フロアを巡るメイン回廊は,長さ0.5メートルの分岐部で昇降路又は配送路と結 ばれている。メイン回廊から配送路への分岐の動作を図4に示す。分岐部周辺の通信 RAIS,図4に示す位置に設置されている。メイン回廊から配送路への分岐の動作にお いては,配送車は,分岐部の中央で停止した後,分岐部と一緒に移動する。分岐部 は,図4に示す上側から下側まで,又はその逆に移動する。 ea—ーーココ A YL—}>mhメイン還 ーーiーー= 分財部||ーーan— ;"Am"os Ch Sera (a)分岐前(上側)(⑪)分岐後(下側) 注記cmはセンチメートル,mはメートルである。‘ 図4メイン回廊から配送路への分岐の動作 ー17一 他のフロアに移動する配送車1と配送車2が5メートル間隔で昇降路への分岐部に 差し掛かったときの分岐部周辺の状態を図5に示す。 通信点X 5メートル、分財部 |ear|Pre メイルンーー 配送車2"ike 1_mane aoe 行コロ [|maw=O:EA HA wi 2 図5昇降路への分岐部に差し掛かったときの分岐部周辺の状態 分岐部周辺には走行方向に0.5メートル間隔で通信点(2,3,X,Y,Z)が配置さ| れている。図5の場合の分岐は次のように行われる。 配送車1は|a|で分岐部に接近したことを検知して,|b|を開始す る。配送車1が| b|を開始した1秒後に分岐部の[|c|で停止したこと を検知したサーバは,分岐部を昇降路側(下側)に移動させる。2秒掛けて移動が完 了すると,配送車1を昇降路に進行させる。配送車1が昇降路に移動したことを検知 したサーバは,分岐部をメイン回廊側(上側)に戻す。ここで,通信点を介した通 信時間が無視できるものとすると,配送車1が|a|で分岐部に接近したこと を検知してから分岐部をメイン回廊側(上側)に戻すまでの処理には6秒掛かる。こ DEX,配送車2が1メートルンノ秒で走行すると,分岐部の移動が間に合わないこと になる。そこで,消費電力が少なくなるように,配送車2には通信点1で| q| を指示しておく必要がある。
設問1サーバでの配送システムの制御について,DY,②⑫②)に答えよ。 (1)通信点では,配送車のアンテナの中央が通信点の前後4センチメートルの範 囲内で通信できる。配送車が通信点を1メートルンノ秒で通過したとき,最大何 kバイトのデータをやり取りできるか。答えは小数第2位を四捨五入して,A 数第1位まで求めよ。ここで,NECは16バイトのデータを200ビットで通信 aoe cx するものとする。 ②)図5の状態の制御に関する記述中の| a|]|d|に入れる敵 切な字旬を答えよ。
設問2配送車の制御について,)~(④に答えよ。 Q図4に示すように,配送車が分岐部でメイン回廊から配送路に移動すると ぎき,分岐部に接近した配送車は,モータの駆動電流をどのように制御するか。 15字以内で述べよ。 (②)図4に示す分岐部で,配送車が配送路からメイン回廊に移動するとき,メイ ン回廊側に移動した配送車は,モータの駆動電流をどのように制御するか。 30字以内で述べよ。 (3)[赤外線LEDとセンサ)の記述中の|e|]~|g|]に入れる敵 切な字旬を答えよ。 (4)メイン回廊で走行方向が混雑したときの制御について,(a,⑪)に答えよ。 (Qa)走行方向が混雑してきたことは,何が管理している情報で知ることがで きるか。センサからの情報以外で答えよ。 (b)配送車の速度を落として,なるべくモータが停止と発進を頻繁に繰り返 さないように制御する。この目的を15字以内で述べよ。
設問3通信点間や配送路に複数台の配送車が同時に入れるように仕様を変更するこ とにした。この仕様の変更に関して,(1),②⑫②)に答えよ。 (1)図4に示す分岐部での制御だけでは,1台目の配送車が配送路に移動した後 の(b)分岐後(下側)の状態のときにメイン回廊から2台目の配送車が配送路 に入ろうとすると問題がお生じる。そこで,分岐部をどのように制御するか検 討した。その結果,1台目の配送車が配送路からメイン回廊に出ていく予定が あるときは,2台目の配送車をメイン回廊で待たせ,1台目の配送車がメイン 回廊に出ていった後で2台目の配送車を分岐部に進入させることにした。1台 目の配送車が配送路から出ていく予定がないときに,あらかじめ行うべき分 岐部の制御を,40字以内で述べよ。 2)走行方向の混雑が原因で,通信点以外で配送車が停止するとサーバとの通 信ができなくなる。このとき,配送車がとるべき動作を,30字以内で述べよ。 ー19一
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