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(1)LiDAR搭載ロボット完成品

• 360°レーザ・スキャナ YDLIDAR X2(専用USB変換基板とUSB Type-Cケーブルを含む)
• ESP32，モータ・ドライバ，6軸センサ，エンコーダ搭載基板
• ロボット本体＆筐体
• モバイル・バッテリ
• ラズパイ接続＆ロボット電源用USB Micro Bケーブル 2本

(2)Wi-Fiルータ TL-WR802N(LANケーブルとUSBケーブルを含む)＆電源アダプタ

(3)ROS＆プログラム・セットアップ済マイクロSDカード

(4)ラズベリー・パイ4 ModelB 4GB＆電源アダプタ

(5)ラズベリー・パイ4のモニタ用HDMIケーブル

(6)ロボット起動用プログラムからセンサ情報を表示するプログラム，ROSerialテスト用プログラムまで，講師が作成したソースコードを10本以上

1. ROSの概要
2. ROSのしくみを理解する
3. ラズベリー・パイでROSを動かす
4. マイコン開発環境の準備
5. ROSロボットの説明
6. LiDARを動かそう
7. ROSSerialの説明
8. ROSロボットを動作させる
9. SLAMの体験
10. 参考書籍やセットアップ方法などの補助情報

1. 自己紹介と講義メニュー(6分54秒)
2. ROSの概要と演習時の構成(9分56秒)
3. ROSのしくみを理解する(4分25秒)
4. ラズベリー・パイでROSを動かしてみる(51分27秒)
5. マイコン開発環境の準備(8分58秒)
6. ROSロボットの説明(52分2秒)
7. LiDARを動かしてみる(37分34秒)
8. ROSSerialの説明(29分41秒)
9. ROSロボットを動かしてみる(1時間22分45秒)
10. SLAMの体験(28分23秒)
11. まとめ(1分20秒)
12. Appendixの説明(4分35秒)

1. 8ピンDIP PICマイコン PIC16F18313-I/SP
2. MPLAB Snapインサーキット デバッガ
3. Wi-FiモジュールESP-WROOM-02D＆変換基板
4. 液晶モジュール
5. ブレッドボード4枚
6. 加速度センサ・モジュール
7. 環境センサ
8. パーツ類
9. ブレッドボード4枚
10. マイクロUSBケーブル
11. 電源アダプタ

本VOD製品では，内蔵周辺モジュールの種類や機能が大幅に拡張された8ピンPICマイコンの使い方やプログラミング技術を学びます．プログラム開発環境やCコンパイラは最新のものを使います．

MPLAB Code Configurator(MCC)は，GUI画面で設定するだけで周辺モジュールの初期化関数や制御用関数をC言語で自動生成してくれるツールです．本ツールを利用すると，レジスタの設定をデータシートで調べることなく，プログラミングができるので，初心者でも簡単に使えます．

実習ではLED点滅から初めて，センサ類や液晶表示器の接続と進め，最終的にWi-Fiモジュールを使ってセンサ情報をクラウドにアップしグラフを作成します．これをインターネットに公開するというIoTの初級編まで進めます．

キットに加え，5時間を超えるプロの技術者による丁寧な解説ビデオと，177頁の講義キスト，実習用ソースが同梱されています．

自分の手でソースコードを入力することはとても重要ですが，慣れるまでは，なかなか思うように動いてくれないものです．入出力ピンの制御/タイマと割込み/シリアル通信/液晶表示/センサ計測/IoTなどのサンプル・ソースコードを提供します．

Cora Z7-07S Zynq-7000開発ボード

・Part Number：XC7Z007S-1CLG400(XC7Z010-1CLG400*)
・Logic Slices：3,600 (4,400*)
・6-input LUTs：14,400 (17,600*)
・Flip-Flops：28,800 (35,200*)
・Block RAM：225 KB (270 KB*)
・DSP Slices：66 (80*)
・Clock Resources：Zynq PLL with 4 outputs，2 PLLs，2 MMCMs，125 MHz external clock
・Internal ADC：Dual-channel, 1 MSPS

(1)Xilinx開発ツールのインストール
(2)Zynq上のArm CPU(PS)を動かす
(3)自作スレーブIPをPSに接続
(4)自作マスターIPをPSに接続
(5)ソフトコアCPU（MicroBlaze）の併用
(6)C言語からの回路合成機能を利用したIPコア作成
(7)Petalinuxのビルド環境構築とビルド
(8)Petalinux上で動かすアプリの開発

自分の手でソースコードを入力することはとても重要ですが，慣れるまでは，なかなか思うように動いてくれないものです．演習用Verilog-HDLソースコード，PetaLinuxビルドを行うUbuntuの環境設定サンプル，SDカードをマウント可能なWSL2のカーネなどを提供します．さらに，講師作成のVeriog-VHDLコンバータ（無償，無保証）もご利用いただけます．

Part1:初等関数と微分・積分
Part2:線形代数
Part3:力学
Part4:現代制御理論
Part5:確率・統計
Part6:カルマン・フィルタ
Part7:フーリエ解析

確率・統計ロボティクス学習キットには，2つのカルマン・フィルタが搭載されています． 1つめは加速度センサとジャイロ・センサの値を統合して，真の車体の傾斜角を推定するためのカルマン・フィルタです． 2つめは各センサの値およびモータ電圧にもとづいて，本体の姿勢(本体の角度，本体の角速度，車輪の角度，車輪の角速度)を推定するためのカルマン・フィルタです．

1つめのカルマン・フィルタは本体の角度をより正確に知るために使い， 2つめのカルマン・フィルタは本体を直立させる制御をより安定させるために使います．

確率・統計ロボティクス学習キットのマイコン用プログラムは，C言語（厳密にはC++）で記述しています．本キットは， “STM32F401RET6”というマイコン(以下，STM32F401)が実装されたNUCLEO-F401REボードを搭載しています．

1. 送信周波数範囲：24.0G～44.0GHz
2. 送信出力範囲：+10～-29dBm（信号の条件 CW）
3. 送信ゲイン範囲：+20～-19dB（I/Q動作時）
4. 受信周波数範囲：24.0G～44.0GHz
5. 受信入力範囲-：10dBm以下（信号の条件 CW）
6. 受信ゲイン範囲：+12～-9dB（I/Q動作時）
7. 受信雑音指数：10dB以下
8. ベースバンド周波数範囲：DC～100kHz（内蔵D-Aコンバータ，外部アクセス不可）
9. ベースバンド・レベル範囲：0dBm以下（内蔵D-Aコンバータ，外部アクセス不可）
10. IF周波数範囲：1G～6GHz（本体背面のSMA端子）
11. IFレベル範囲：0dBm以下（本体背面のSMA端子）

1. 24GHz帯アマチュア無線データ通信（許可される変調形式や帯域幅は調査要）
2. 28GHz帯ローカル5G高速データ通信（Gbps以上）
3. フェーズドアレイ・アンテナを使った39GHz帯5G実験局

ほか

1. Cortex-M4マイコン STM32F446
2. 広帯域マイクロ波アップ・コンバータ ADMV1013
3. 広帯域マイクロ波ダウン・コンバータ ADMV1014
4. VCO内蔵マイクロ波広帯域シンセサイザ ADF4372
5. 超低雑音・高PSRR LDOリニア・レギュレータ LT3045EDD

1. 本体
2. GPSアンテナ：MIKROE-3373
   メーカ名：MIKROE
   周波数範囲：1595.42M±25MHz
   インピーダンス：50Ω
   VSWR：2:1以下
   ゲイン：30dB
   帯域：5MHz
   雑音指数：1.5dB
   電源電圧：3～5V
   ケーブル長：3m
   
3. ACアダプタ：AD-T50P200
   メーカ名：XIAMEN UME ELECTRONICS
   出力：5V，2A，10W
   接続部：内径2.1mm，外径5.5mm，センタ・プラス
   ケーブル長：1.5m
   
4. 解説動画と講義テキストの視聴/ダウンロードURLとパスワード

• 回路図(gps_clock_schematic.pdf)
• 部品表(gps_revc_bom.xls)

z-pptgenは，周波数精度の極めて高いルビジウムを搭載したGPS衛星の受信信号から得られる1kHzからジッタ成分を除去し，この信号を基準にPLLを使って安定性の高い高C/N信号を生成します．出力は，1PPS/10MHz/30.72MHz/61.22MHz/122.88MHzです．次世代無線規格 サブ6GHz 5Gや広帯域ディジタル無線の通信実験など，幅広い用途に利用できます．利用できる周波数は次の5種類です．

• 1PPS
• 10MHz
• 30.72MHz
• 61.44MHz
• 122.88MHz

デュアル・ディジタルPLLによって独立した2系統のジッタ・クリーニングされた基準周波数を出力するAD9545(アナログ・デバイセズ)を搭載しています．AD9545は，同載のマイコンでコントロールしますから，本キットは，スタンドアロンで手軽に高精度クロックが得られます．

（1）ソフトウェア・ラジオ 学習キット Pico Stack SDR “mz-picostacksdr”

（2）全800分の講義ビデオ

購入後メールにて，パスワードと視聴リンクが送付されます

（3）講義テキスト

購入後メールにて，パスワードとリンクが送付されます

1_PicoStackSDR_部品表_20220401.pdf

2_PicoStackSDR_組み立てマニュアル_20220401.pdf

3_PicoStackSDR_使い方マニュアル_20220401.pdf

4_PicoStackSDR_回路図_20220401.pdf

5_PicoStackSDR_program.zip

●基礎編
ディジタル回路技術，アナログ回路技術，そしてコンピュータ上の信号処理技術の集大成である“SDR”（Software Defined Radio）を題材として，電気・電子技術全般の構造を学びます．

●応用編
「基礎編」で扱った各種初等関数，微分・積分，複素平面，オイラーの公式などの理解を前提として，実際のディジタル信号処理システムの設計に必要な「フーリエ変換」，「離散フーリエ変換」，「z変換」，「サンプリング定理」，「ディジタル・フィルタ設計」を解説します．最終的にSDRキット“Pico Stack SDR”で実際に使用している信号処理のソース・コードを理解することを目指します．

1　ラズベリー・パイ Pico
2　1 x 20 ピン・ヘッダ（細）
3　USB A - micro B ケーブル（1.5m）
4　ブレッド・ボード EIC-801
5　ブレッド・ボード用ワイヤ
6　LED φ5 赤色
7　カーボン抵抗 220Ω 1/4W（赤赤茶金）
8　プッシュ・スイッチ PS21B-3
9　カーボン抵抗 10kΩ 1/4W（茶黒橙金）
10　サーボ・モータ SG90
11　可変抵抗 10kΩ Bカーブ
12　フォト・トランジスタ NJL7302L-F5
13　小型クリップ付きコード

●Part1 2時間31分57秒
1　イントロダクション
2　「マイコン」の基礎知識
3　プログラム開発環境
"Thonny"の使い方
4　"Thonny"のエラー対処法
5　変数
6　演算
7　if文
8　for文
9　while文
10　関数
11　モジュールのインポート
●Part2 2時間53分27秒
1　ラズパイPicoにプログラムを
書き込み単独動作させる
2　実験前の確認事項
3　ボード上のLEDを光らせる実験
4　ボード上のLEDをパソコンで
操作する実験
5　4個のLEDを光らせる実験
6　スイッチ入力の実験
7　サーボ・モータの実験
8　ボリューム（可変抵抗）の実験
9　光センサの実験

1. Lチカまで！Picoマイコンスタートアップ・マニュアル：20210422ラズパイPicoセミナ_事前準備資料.pdf
2. 講義の実習で利用したお手本Pythonソースコード：source.zip
3. 講義の実習で利用した実習キットの部品表：20210508ラズパイPicoセミナ_パーツ一覧表.pdf

1. Raspberry Pi4 model B 4GBスタータ・キット：RISC-V開発環境として使用
2. Raspberry Pi用micro SDXC：64GB，開発環境書き込み済
3. Terasic DE10-Lite FPGAボード：USBケーブル(A-B)付き
4. Adafruit 2.8" TFT Touch Shield v2 - Capacitive Touch Panel：アプリ開発用Arduinoシールド，FPGA基板に搭載．表示制御はSPI，タッチ制御はI2C
5. ZEPオリジナル OpenOCD JTAG Debugger：PC上にRISC-V開発環境を構築した際，PCとRISC-VのJTAG端子を接続するもの
6. USBケーブル(A - mini B)：JTAG Debugger-PC接続用
7. メスーメス・ジャンパ 15cm(10本)：ラズパイ or DebuggerとFPGAを接続

第0章 セミナ受講前の準備

第1章 マイコンの基礎

第2章 RISC-Vの登場

第3章 メモリとバス

第4章 RISC-Vアーキテクチャ

第5章 RISC-Vプログラム開発環境

第6章 簡易版RISC-V「mmRISC-0」の設計

第7章 実用版RISC-V「mmRISC-1」の設計

自分の手でソースコードを入力することはとても重要ですが，慣れるまでは，なかなか思うように動いてくれないものです．教材データとして，CPUや周辺機能(GPIO/UART/SPI/I2C/SDRAM)のVerilog-HDLソースコードのほか，論理シミュレーションやコンプライアンス・テストのソースコードや実行ファイルなどを670本提供します．

電子回路の基本素子である「インダクタ」や「キャパシタ」はもちろんのこと，高速信号用の「伝送線路」の設計や「半導体デバイス」を理解する上でも本質的な役割を果たす「マクスウェル方程式」の学習の前半です．

「電場編」では，電磁気学全体を理解する上で不可欠な「ベクトル解析」を自由自在に使いこなせるようにします．「ベクトルの基礎」，「ナブラ」，「勾配」，「発散」，「回転」，「ガウスの発散定理」，「グリーンの定理」，「ストークスの定理」といった項目を丁寧に解説します．これらの数学的な道具が揃えば，マクスウェル方程式の中の1つである「電場に関するガウスの法則」を簡単に理解できます．さらに「保存場」や「電位」の概念を導入し，最終的に「キャパシタのI-V特性」を導きます．実際に電子回路を設計する際の注意点にも言及します．

電子回路の基本素子である「インダクタ」や「キャパシタ」はもちろんのこと，高速信号用の「伝送線路」の設計や「半導体デバイス」を理解する上でも本質的な役割を果たす「マクスウェル方程式」の学習の後半です．

「磁場編」では，「電流にはたらく力」を中心として話を進めます．最初に「磁場」を導入し，「ビオ・サバールの法則」や「アンペールの法則」について解説します．その後「磁場に関するガウスの法則」，「アンペール・マクスウェルの法則」，「ファラデーの電磁誘導の法則」を導出します．前半の「電場編」と合わせると，これでマクスウェル方程式を構成する4つの方程式がすべて揃います．最後に「インダクタのI-V特性」を導き，電磁気学的な視点で回路設計を行う方法についてまとめます．

開発・実習用ソース，講義790分，解説497頁

航空機から発せられる位置情報をラズベリー・パイで受信し，周辺の航空機の位置情報をFlightradar24に送信するしくみを構築します．本VODを視聴後，実習キット“Pi Flight Tracker”を使用して，この位置情報をFlightradar24に継続して送信し続けることで，Flightradar24のBusinessアカウントの年会費（499ドル）が免除されます．本VODではFlightradar24のアカウント取得，航空機から発せられる位置情報(ADS-B)の概要，ラズベリー・パイで受信し送信する手順を解説します．

1. Raspberry Pi 4 ModelB 4GB
2. microHDMI-HDMI変換ケーブル
3. ACアダプタ
4. SDRレシーバ“Nooelec NESDR SMArTee v2”(0.5ppm TCXO, SMA入力＆3アンテナを装備）
5. マイクロSDカード(16GB)

(1)イントロダクション

• セミナの目的と概要
• Flightradar24とADS-B
• システム構成

(2)ADS-Bの基礎知識

• ADS-Bの概要と構成
• Message Extend(ME)に関して

(3)ラズベリー・パイとADS-B受信

• ADS-B信号を受信するためのラズベリー・パイのセットアップ手順
• 受信データの確認と解析方法の紹介

(4)Flightradar24へのデータ送信

• データをFlightradar24に送信するための手順と設定方法
• Businessアカウントへの移行
• 受信機の性能チェックや稼働状況の詳細確認

(5)Flightradar24のビジネス・アカウントの活用法

• ビジネス・アカウントの特典と無料利用のメリット
• 空港ライブ・カメラや戦略輸送機

(1)制御系設計の流れと勘所
(2)動的システムの表現
常微分方程式によるモデリング
伝達関数
状態方程式
(3)動的システムの特性
周波数特性
ナイキストの安定判別法
安定余裕
不確かさの記述
(4)ループ整形法
開ループ系の設計仕様
PID制御
位相進み・遅れ補償
Pythonでループ整形
(5)ロバスト制御
H∞ノルムとスモール・ゲイン定理
ロバスト安定化問題
混合感度問題
Pythonでロバスト制御系設計
(6)アドバンスト制御
安定化補償器のパラメータ化
一般化制御対象とH∞制御問題
線形行列不等式を利用した解法

• 開発・実習用ソース
• 講義334分
• 解説175頁
• 書籍：制御系設計論（コロナ社）

制御工学は，モノの動きをデザインする科学です．制御工学では，まず，モノ（システム）の動特性を調べます．そして，その特性を理解した上で，望ましい動きになるような制御器を設計します．「Pythonで一緒に！ロボット制御のモデルべース設計」シリーズでは，さまざまな設計手法の考え方と計算テクニックをPythonプログラミングを活用しながら解説します．モデルベース設計においては，制御対象の動特性を正確にモデル化できていることが前提となっていますが，一般に，特性や複雑なシステムを完璧にモデル化することは困難です．また，設計のしやすさの観点から，微小なむだ時間や非線形性などをあえてモデル化しないこともあります。そういった，制御対象とモデルの間のギャップである「不確かさ」に対応する制御が「ロバスト制御」です．本VODでは，まず，システムのモデル表現と周波数特性を復習します．そして，制御対象の安定余裕を考慮したループ整形法を説明します．さらに，制御対象の不確かさをモデル集合として記述し，そのモデル集合に対して，制御器を設計する方法を紹介します．