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では、実際にマシンが見ている画像から最小二乗法で１次関数を引いてみましょう。ただし、座標をわかりやすくするために時計方向に９０度回転させて、マシンから近い方から遠い方に進む軸を「ｘ軸」、画面の左から右へを「ｙ軸」としています。
計算結果は、「ずれ」を表すｂｂが「−４」で傾きを表すａａが「０」です。この計算結果からハンドルを切る量を決定します。
計算結果は、「ずれ」を表すｂｂが「４７」で傾きを表すａａが「−４」です。ｂｂ値からかなり、マシンがラインからずれていることがわかります。また、値が「＋」ですので、ラインが右に見えていますのでマシンが左方向にずれていることがわかります。傾きを表すａａは値が小さいのでほぼラインと平行にマシンが位置していることがわかります。
計算結果は、「ずれ」を表すｂｂが「−４７」で傾きを表すａａが「４」です。ｂｂ値からかなり、マシンがラインからずれていることがわかります。また、値が「−」ですので、ラインが左に見えていますのでマシンが右方向にずれていることがわかります。傾きを表すａａは値が小さいのでほぼラインと平行にマシンが位置していることがわかります。
計算結果は、「ずれ」を表すｂｂが「−１６」で傾きを表すａａが「−１３」です。ｙ軸の「＋」と「−」が普段目にしているグラフと反対で上に行くほど「−」で、下に行くほど「＋」ですので、注意が必要です。ｂｂ値の値からマシンはラインの中心から「ずれ」の大きさが「１６」がわかります。ａａの値よりマシンとラインとの平行が保たれていないことになります。また、値が「−」ですのでラインが左の方にカーブしていることがわかります。この値によりカーブの大きさを知ることができます。
計算結果は、「ずれ」を表すｂｂが「３」で傾きを表すａａが「１１」です。ｙ軸の「＋」と「−」が普段目にしているグラフと反対で上に行くほど「−」で、下に行くほど「＋」ですので、注意が必要です。ｂｂ値の値からマシンはラインからそれほどずれていないことがわかります。しかし、ａａの値よりマシンとラインとの平行が保たれていないことになります。また、値が「＋」ですのでラインが右の方にカーブしていることがわかります。この値によりカーブの大きさを知ることができます。
このようにｂｂの値よりマシンがラインからどれだけ「ずれ」ているかを知ることが出来ます。ａａの値よりマシンとラインの平行度を知ることが出来ます。また、「＋」であれば右のカーブ、「−」であれば左のカーブと言うことまで判別することが出来ます。
今回、この２つの値によってハンドルの切る方向と角度を計算することにしました。
まず、マシンとのラインとの「ずれ」となるｂｂを用いて計算をします。今回、マシンが左にずれているとラインが右の方に見え、ｂｂの値が「＋」となります。反対にマシンが右にずれているとラインが左に見え、ｂｂの値が「−」となります。これはハンドルの制御でセンター値より増やすと右にハンドルをきり、センター値より減らすと左へハンドルを切るようにサーボを取り付けていますのでハンドルを切る方向が同じになります。次に、ｂｂの値は「ずれ」の大きさとなりますので、大きくずれているときは値が大きくなり、サーボのハンドルを大きく切ることになります。
handle2( bb );
ただし、カメラの取り付け位置やサーボの制御プログラム、マシンの運動性能などによってｂｂの値だけではハンドルの切りが足らない場合は、定数をかけて増幅する必要があります。反対にｂｂだけではハンドルの切りが大きくなりすぎる場合は定数をかけて減衰する必要があります。
handle2( bb*hp );
アナログ制御を行っているマシンは２つのセンサーの差からマシンの「ずれ」を読み取りハンドル角度を計算しています。この制御はアナログ制御マイコンカーと同じ制御になり、この制御を「Ｐ制御」と言います。しかし、マシンの速度が上がってきますと、この「Ｐ制御」だけだと目標値付近での制御量が大きすぎて「オーバー」「アンダー」を繰り返してしまい、目標値に収束に時間がかかってしまい、蛇行した走りとなってしまいます。そこでアナログ制御マイコンカーは、前回の「ずれ」と今回の「ずれ」の差を計算し先ほどの「Ｐ制御」に修正を加えた「ＰＤ制御」が行われています。
今回、速度がそれほど速くありませんので、「Ｐ制御」のみで制御しています。
次にカーブの大きさとしてａａの値によってハンドルを制御していきます。ａａ値が右カーブなら「−」、左カーブなら「＋」となっておりサーボーの動きの反対となっていますので気を付ける必要があります。具体的には（−１）を掛けてハンドル値とします。これを先ほどのｂｂ値に加えます。
handle2( bb*hp-aa*kp );
ｂｂ値と同じく、諸条件によってハンドルの値を増幅、減衰する必要がありますので定数を掛けています。
これで、適当な定数を与えてあげればラインをしっかりとトレースします。画像処理でライントレースをさせるのであればこれで完成です。意外と出来そうと感じてもらえたと思います。ただし、途中のところにも書いていますが、マイコンの処理能力が低いために手を抜いている部分やマシン速度が遅いために適当にしている部分もありますので、検証していくところはたくさんあります。
特に、カメラの制御についてはいただいたものを一切、手を入れていませんので研究の価値はあると思います。
次回からは、マイコンカーラリーのコース中ででてくる障害物の走行について解説します。