課題研究　令和元年度

１．ラズベリーパイを使ったドットマトリクス制御
　私たちはラズベリーパイを用いたドットマトリクス制御について研究しました。ドットマトリクスとはLEDを縦と横に均等に並べて配置し点灯させることによって画像や動画を表示できるもので、情報表示技術として電光掲示板やケータイなど多くの場所に使われています。この情報表示技術を理解し自分たちで動画や画像の表示を制御できるようになることを目標にしました。

We studied dot matrix control using Raspberry Pi. A dot matrix is a device that can display images and videos by arranging and lighting LEDs in a grid. It is used in many places such as electronic bulletin boards and mobile phones as information display technology. The goal was to understand this information display technology and to be able to control the display of videos and images.
　　県工展パネル（PDF形式）r1-01.pdf

２．音声認識で家電操作
　近頃日本では高齢化が進行しており、体の不自由な人が多くいます。そこで、私たちは音声認識を用いて家電を操作する研究を行いました。ここではラズベリーパイを使い、pythonで作られたプログラムでマイクに話しかけることで扇風機の電源、強弱の操作と音楽を流すことを目標にしました。

Japan has an ageing society, So we wanted to help people who can't move easily. We researched about operating home appliances using voice recognition. We used Raspberry Pi to control the strength of a fan, and it's power supply, and to play music. We wrote a python program so we can talk to the microphone and instruct the appliances.
　　県工展パネル（PDF形式）r1-02.pdf

３．電子楽器の製作
　私は、授業で学んだ電子回路の知識を活かしたいと思いました。また、授業では使用しなかったセンサを使った回路を製作しようと考えました。そこで、距離センサとPICマイコンを用い、手を触れずに演奏することのできる、テルミンと呼ばれる電子楽器の製作に取り組みました。

I thought to make use of my knowledge of electronic circuits learned in classwork. Also, I decided to make a circuit using a sensor that I had not used in classwork. Using a distance sensor as well as a PIC microcomputer, I worked on an electronic musical instrument called a Terumin. You can play this instrument without touching it with your hands.
　　県工展パネル（PDF形式）r1-03.pdf

４．コンピュータによる過渡現象の解析
　私は、電子回路の過渡現象について研究しています。RC回路では、わずかな時間にコンデンサにたまる電荷と電圧の関係を繰り返し計算していくことで回路の様子を計算することができます。 また、入力を交流にして計算してみると、電圧と電流の位相がずれることも確認できました。さらに、コイルに流れる電流と電圧の関係から、RL回路に流れる電流もコンピュータを使ってシミュレーションしてみました。

I'm studying the transient phenomenon of electrical circuits. I used a computer simulation to study RC and RL circuits with DC and AC inputs. I used a simulation because it can calculate the charge and voltage in the capacitor over short time periods. It can also calculate phase difference between current and voltage.
　　県工展パネル（PDF形式）r1-04.pdf

５．マイコンカー(Basic Class)の研究
　ジャパンマイコンカーラリーは、指定のモータやCPUを使用した完全自走式の機体を、規定のコースで一周させて、そのタイムを競う大会です。私たちはベーシック部門で全国大会に出場するために、日々研究を行いました。今年からはCFRPを加工することができるレーザー加工機が導入されたため、機体の軽量化と強度を増すことができました。機体完成後は、プログラムを何度も調整し、大会に臨みました。コースにはたくさんの難所があり、カーブ・直角カーブ・レーンチェンジなどがあり、プログラムやマシンの微調整を繰り返し最速をめざす。全国大会を目標に、最速のマシンをめざし試行錯誤した。

The Japan Microcomputer Rally is a competition for cars powered by electric motor and Controlled by a computer processor. The cars run on designated trails and compete for the fastest time. We worked every day with the goal of competing in the national tournament. This year, because of the laser cutting machine belonging to the systems department,we could built a car using carbon fiber reinforced plastics to make the car lighter and stronger. After the car had been completed, we adjusted the program many times. Then, we faced the competition.
　　県工展パネル（PDF形式）r1-05.pdf

６．映像処理の研究
　私たちは昨年、デジタルアート展に訪れました。そこで人の動きを認識して、その動きによって映像が変化する作品に感銘を受けました。その技術に私たちも挑戦したいと考え、桜が降る映像にカメラで写したリアルタイムの人の動きを組み合わせ、人の動きに合わせて桜の動き方が変化する作品制作を試みました。

We visited TeamLab last year. We were impressed by their projection mapping. Their projection mapping detects people's movements, and the image is changed by the movements. Also, we tried to create projection mapping like this. Our work is an image of cherry blossoms falling. We use a camera to detect people in realtime. The image changes and adapts the cherry blossoms to people's movements.
　　県工展パネル（PDF形式）r1-06.pdf

７．OpenCV２による画像処理の研究
　私たちはダンスをする機会が多く、踊ることが好きなため各自のスキル向上を研究したいと思いました。そこで、画像処理によるモーションキャプチャの技術を用いて視覚的にわかりやすくなるよう、OpenCVによる体の検出機能と色の抽出技術により、見本とのずれを検出して違いを比較できるプログラムの作成を試みました。

We are interested in dance, so we thought we'd like to check our dance skill improvement using computer vision. We used a video camera to record a dancer, then the difference from a sample video was detected using OpenCV. We should the difference by coloring it yellow. Using visual technology we were able to clearly show dancers about their skill.
　　県工展パネル（PDF形式）r1-07.pdf

８．遺伝的アルゴリズムを用いたオセロAIの研究
　『機械に人間の感性を覚えさせる。』これを可能にするのが遺伝的アルゴリズムです。遺伝的アルゴリズムは、ある複数の要素を最適な順番で並べたいときに利用することができます。そしてそれを求めるときには、たくさんの要素を配合、生成していき、まるで遺伝子交配のようにみえることからそのように呼ばれています。これを利用して私たちは、対人ゲームオセロをやってみようと思い、研究を行いました。

Let the machine remember human sensibilities. Genetic algorithms make this possible. The genetic algorithm can be used when it is desired to arrange a plurality of elements in an optimal order. And it is called as such because it mixes and generates many elements when it is sought, and it looks like a gene blend. Using this, we decided to try the interpersonal game Othello and researched it.
　　県工展パネル（PDF形式）r1-08.pdf

９．ライントレースを用いた家の模型
　私達は、家の模型を製作したいと考えていました。また、１・２年の実習で学習したライントレースに興味を持ち、この技術を活用し、人に見立てた物体が、順路に従い進み様々なギミックを作動させ、家の中を廻る模型を制作しました。

We wanted to produce a model of a house. In addition, we were interested in line following Which we studied in school. We wanted to utilize this technique. So we chose to move a robot along a regular route and operate other futures. We produced the robot which moved around in the house.
　　県工展パネル（PDF形式）r1-09.pdf

１０．深層学習を用いた画像認識
　近年、インターネットやニュースで私たちが最近よく耳にする人工知能（AI）とは、人間の知的振る舞いの一部をコンピュータを用いて再現したものです。私たちは、AIに興味があり、AIを研究して利用することで、人の役に立つものを作ろうと考えました。そこで、カメラで撮影した手話や手文字を、画像認識で輪郭や骨格の特徴を抽出し、AIを作る手法の一つである「深層学習（ディープラーニング）」を利用したプログラムを介して音声に変換することで、視覚情報を聴覚情報に変換できることができると考え、研究に取り組んできました。

We wanted to produce a model of a house. In addition, we were interested in line following Which we studied in school. We wanted to utilize this technique. So we chose to move a robot along a regular route and operate other futures. We produced the robot which moved around in the house.We often hear about artificaial intelligence on the Internet and in the news. We were interested in it, so we wanted to make someting useful for people using AI. We used a deep learning program,which is one of the methods for creating AI. We took pictures and video of hand-sign-characters in Japanese sign language and converted them to speech.
　　県工展パネル（PDF形式）r1-10.pdf

１１．マイコンカー(Camera Class)の研究
　マイコンカーラリーカメラクラスは、今年度から始まったマイコンカー競技大会の種目です。カメラでラインを読み取り、決められたコースの走行タイムを競います。コースには多くの難所があり、カーブ・直角カーブ・レーンチェンジなどがあります。プログラムやマシンの微調整を繰り返し最速をめざします。初の取り組みであり、完走することを目標として製作しました。

The Microcomputer Car Rally, Camera Class is a new event this year. Cars use a camera to read the line on a challenging course, with various curves and lane changes. Cars compete for the fastest time around the course. We practiced the course and made many adjustments to our machine to achieve the fastest speed. Our goal was to be able to finish the race.
　　県工展パネル（PDF形式）r1-11.pdf

１２．プロジェクションマッピングの研究
　私たちの研究は、プロジェクションマッピングについてです。あなたは、プロジェクションマッピングを見たことがありますか？　私たちは、21世紀美術館でGrand VJ　を使って投影しました。私たちの目標は、人々がプロジェクションマッピングを体験できることです。

Our project is about projection mapping. Have you ever seen projection mapping? We made pictures with Illustrator and animations using After Effects. Then we projected onto a wall in the 21th Century Museum using grand VJ software. Our goal was for people to be able to experience projection mapping.
　　県工展パネル（PDF形式）r1-12.pdf

１３．Arduinoと加速度センサを用いたLED制御
　私たちは三年間で学んできたことを活かしてモノづくりをしようと考えました。そこで、一定の速さで流れるLEDに加速度センサーを使いArduinoで制御することにしました。また、ストップした場所により異なる音が鳴る制御もされています。ゲーム式にすることでたくさんの人に楽しんでもらえるようなものづくりを目指しました。

We wanted to make something use of what we learned in three years. Therefore, we decided to use an acceleration sensor for the LED that flows at a constant speed and control it with Arduino. It is also controlled to make different sounds depending on where it stops. We aimed to make it enjoyable by many people by making it a game style.
　　県工展パネル（PDF形式）r1-13.pdf