Transcript プレゼンテーション資料
Cansatを軸とした総合学習を提供する Edu-Cansat 電気通信大学 高玉研究室 High-Ball 齋藤 嶺，村田 暁紀，石井 晴之，梅内 祐太 張 財立，村上 大和，臼居 浩太郎，小峯 嵩裕，建部 尚紀 1 背景 2 3 公立中高一貫校の選抜試験 ※先の問題は，千代田区立九段中等教育学校の過去問より抜粋 4 算数・国語・理科・社会…？ ペーパーテストだけでは測れない 「学力」を求める動き 中高一貫校の適正検査（入試） ⇒“総合的に考える力”を評価 AO方式導入大学の増加 ⇒東大・京大でも実施 5 学校での総合学習（評価） 子供は「好き」 保護者は「やや好意的」 6 「総合的な学習の時間」に関する調査データ （平成１5年１０月７日中央教育審議会答申に関連する図表等） 学校での総合学習（評価） 教員側は大変そう… 7 「総合的な学習の時間」に関する調査データ （平成１5年１０月７日中央教育審議会答申に関連する図表等） 総合学習のニーズ 教育機関 教職員サイド 生徒・保護者サイド ✔ 総合学習はやりたい・楽しい ✔ 座学ではできない人間性を育みたい ✔ 変化傾向にある受験対策にも… 『習い事』『塾』として 直接提供 ✔ カリキュラム作成・企画・連携が大変 ✔ 学力向上に寄与しているのか？ ニーズに合わせた カリキュラムを提供・協力 総合学習 『教育』を提供する側・される側双方に需要が認められる 8 現行の『総合学習』：内容 本当に「総合的」？ 学校での『総合学習』 習い事・塾 『実験教室』『ロボット教室』市場拡大 【例】外務省連携「開発教育・国際理解教育ハンドブック」 ✔ 大手学習塾も参入傾向 ✔ 幼稚園～小学生までが主な対象 『実験教室』【問題点】 応用事例＞S県立芸術総合高等学校 途上国問題関連：「世界のことをもっと知ろう」 ・基礎知識のための講議 ・複合型参加型教材 ：シミュレーション・ロールプレイ ・家庭科授業と連携：アジアのカレーを調理 ＞ 受験対策主体のカリキュラムが多い ＞ 理科に興味を持たせる機会としては 不適 『ロボット教室』【問題点】 ＞ 作って終わり，他分野への興味関心 は？ 【教員所感：問題点】 「基礎知識」や「認識の深まり」との兼ね 合い 必ずしも基礎知識や認識の深まりを得られ るとは限らない 9 総合学習のニーズ 求められるのは 「軸のある“総合学習”」 経験 知識 経験 知識 経験 10 総合学習のニーズ 求められるのは 「軸のある“総合学習”」 経験 知識 経験 知識 経験 11 アプローチ CanSatを軸にした「総合学習」の提供 Education × CanSat 12 Edu-Cansat（サービス内容） 次の4項目から構成されるカリキュラムに基づく， 長期的な勉強会 1. 2. 3. 4. 簡易CanSat（ローバータイプ等）の工作教室 宇宙に関する講義・星の観察会 大学，博物館，研究機関，企業等の見学会 CanSatを用いた惑星探査擬似体験 ＊本プロジェクトの実証項目 13 ビジネスとしての妥当性 コスト 打ち上げ費 製作費 通信費 経営資源 人材・ローバー技術 プログラミング技術 子供達 映像配信・制御体験 講義・工作教室 サービス提供 主要活動 開発、企画 プロジェクト実行 自社 保護者 学校・教育機関 参加費・利用料 14 収支 これをもとに１カリキュラム分の一人当たりの支払額を算出すると 23,200,000円 ÷ 40クラス ÷ 30 人 ≒ 20,000円であり 月額換算すると3000～4000円である。 ※年数に関してはLAN設備の耐用年数の最小値をもとに計算しています LAN設備の耐用年数の取扱いに関する質疑応答 - https://www.nta.go.jp/shiraberu/zeiho-kaishaku/joho-zeikaishaku/hojin/020215/01.htm 15 ARLISSでのミッション 16 ミッション・ステートメント ユーザー参加型の遠隔操作による体験教材の確立 をめざし，一連の打ち上げ・ランディングに対す る耐久性を有した上で，遠隔操作と動画撮影を実 現する. 17 Cansat設計 送受信機 マイコン 展開カメラ • 概形 – これまで開発してきた 二輪型ローバーをベースと する • 特徴 固定カメラ – 視点を高くするための 上部拡張カメラ モーター 18 ミッション・シークエンス1 2. キャリアから放出 3. 降下 4. TBD mから空撮 1. 打ち上げ 5. 着地 6. 切り離し 19 ミッション・シークエンス2 8. 中継機から打ち上げ 地点のサーバーへ転送 GPS 10. CanSatへ操作コマンドを送信 GPS ユーザー サーバー 7 . CanSatからの映像と GPS座標を中継機へ送信 CanSat 中継機 9. ユーザーが進むべき方向を命令 👆 20 ユーザーインターフェース ・映像を出力する主観図，GPSデータから地図上に軌跡が描かれた俯瞰図 命令された挙動 主観図 映像 ポイント(未発見) 俯瞰図 取得可能 範囲 ポイント(発見済) ゴール位置の ヒント(例) 発見！！ 21 開発要素 • 研究室が保持する技術 – Cansatを確実にゴールさせる技術 – Cansatによる映像撮影技術 – 無線ネットワーク自動構築技術 • 新規開発要素 – 通信 – 操作環境 – カメラの上部展開機構 22 開発要素：通信 • Cansat～中継機～サーバー間の通信確立 GPS GPS ユーザー サーバー CanSat 中継機 23 開発要素：操作環境 • Cansatの位置情報を図上に表示する技術 ゴール 解説画面 プレイヤーの画面 ゴール 発見済ヒント 未発見ヒント ゴールのヒント(例) 24 開発要素：展開機構 • 視界の拡大 プランA プランB 25 開発要素：その他 拡張カメラのための姿勢制御アルゴリズムの開発 •ジャイロや加速度センサーから姿勢を認識 •可動式スタビによる姿勢制御 26 Cansat要求 RS番号 フェーズ システム要求 1 搬入・準備時 Cansatがモジュールに分解可能であること 2 Cansatの組み立て手順書に基づいて組み立て可能であること 3 Cansatが現地での組み立てが可能であること 4 電源投入時 5 6 Cansatの駆動時間がTBD 時間以上であること 各機構が正常に動作すること 打ち上げ時 Cansatの総重量が1050g以下であること 7 Cansatのサイズがキャリアに収容できること（直径145mm，高さ240mm） 8 準静的荷重によって機能が損なわれないこと 9 ログの取得を確認ができること 10 発射・上昇時 11 12 Cansatが発射・上昇時の荷重に耐えられること Cansatが発射・上昇時に振動に耐えられること 放出時 Cansatが放出時の衝撃に耐えられること 13 Cansatの放出判定が正常に動作すること 14 パラシュートが絡まることなく展開すること 15 降下時 Cansatが空中時にカメラ撮影可能であること 16 着地時 Cansatが着地時の衝撃に耐えられること 17 パラシュート分離機構が正常に動作すること 18 Cansatが現在位置を把握できること 19 Cansatが着地後に空撮モードから走行モードへ正しく移行できること 20 Cansatに搭載された拡張カメラが着地時の衝撃に耐えうること 21 22 着地以降 Cansatとユーザーの通信が確立されていること ユーザーがカメラ2台の映像を切り替えられること 27 Cansat要求 23 走行時 Cansatが進行方向を把握できること 24 Cansatが直進可能であること 25 Cansatが転回可能であること 26 Cansatの拡張カメラが拡張できること 27 Cansatが轍を脱出できること 28 Cansatが転倒しないこと 29 Cansatが転倒した場合，復帰できること 30 Cansatが砂塵に対して誤作動を起こさないこと 31 Cansatが撮影と走行を同時にできること 32 Cansatが平均TBD m/secで走行できること 33 Cansatが走行時にデータ送信が可能であること 34 送信データは衛星通信の帯域幅に収まるTBD kbpsであること 35 Cansatが走行時にデータ受信が可能であること 36 動画配信時 Cansatが映像を撮影できること 37 Cansatが撮影した映像を中継機に転送できること 38 映像の遅延がTBD秒 以内であること 39 指示受信時 Cansatがユーザーからの指示を受信できること 40 Cansatが指示通りの行動を反映できること 41 指示の遅延がTBD秒以内であること 42 イベント発生時 Cansatはユーザーがイベント発生した時にイベント終了まで待機にすること 43 ゴール到達時 Cansatが運営が定めたゴール判定を正しく判定すること 44 試験終了後 Cansatの制御履歴がSDカードに保存されていること 28 スケジュール/予算計画 29 スケジュール 30 予算計画 内容 単価 BBM EM PM FM 合計 CANSAT ZigBee Raspberry Pi モーター パラシュート切り離し機構 電池 3240 3940 14000 500 1232 3240 0 0 0 0 0 0 0 500 1232 3240 3940 28000 500 1232 6480 7880 56000 1000 2464 12960 11820 84000 2000 4928 シリアルカメラ 電圧ブザー SD基盤 3端子レギュレーター 降圧レギュレーター サーボ Cdsセル 加速度センサー ジャイロセンサー 気圧センサー FET リレー 各種ユニバーサル基盤 各種トランジスタ 各種ダイオード 各種抵抗 各種コンデンサ 5548 100 1100 100 100 880 25 850 2205 388 115 598 500 500 500 500 500 5548 0 0 100 300 0 0 850 2205 388 0 0 1000 1000 1000 1000 1000 0 100 1100 100 300 880 25 850 2205 388 230 1196 500 0 0 0 0 5548 100 1100 100 300 880 25 850 2205 388 230 1196 500 500 500 500 500 11096 200 2200 200 300 1760 50 1700 4410 776 460 2392 1000 0 0 0 0 22192 400 4400 500 1200 3520 100 4250 11025 1940 920 4784 3000 1500 1500 1500 1500 ピンソケット 圧着端子 ジュラコン ジュラルミン カップリング 各種コネクタ 各種銅線 スポンジ 62 24 6169 2706 1490 500 500 290 62 120 6169 2706 0 0 0 0 0 0 0 0 0 500 500 0 62 0 12338 5412 1490 0 0 290 0 0 0 0 2980 500 500 580 124 120 18507 8118 4470 1000 1000 870 30000 5000 5000 10000 10000 30000 40000 0 0 0 80000 80000 119162 31688 15606 81926 194928 素子類 材料費 新機構開発 打ち上げ費用 合計 324148 31