エンベデッドシステムスペシャリスト 2022年 午後1 問01

解答の導き方

誤りやすいポイント

• 角度センサーの値が増加することを、腰を直立させる方向への変化と取り違えないようにします。図3では、前屈するほど角度が大きくなります。
• 表3の⑧には、角度センサーの値の増加だけでなく、手袋スイッチがONである条件も含まれています。
• 状態名は動作の向きだけで決めず、表2の定義と図4の遷移先を合わせて確認します。

FAQ

解答の導き方

誤りやすいポイント

• 手袋スイッチがONであることだけで、荷物を持ち上げていると判断しないようにします。肘掛けに手を置いた場合もONになります。
• 角度センサーの値が減少することだけでは、立ち上がりと荷物の持上げを区別できません。どちらの動作でも値が減少し得ます。
• 図3のY軸の値は、身体の動きの有無を直接表すものではありません。姿勢によって重力加速度の向きがどう変わるかを示す値として読み取ります。
• 条件aを「Y軸の値が０近辺のとき」とすると、直立時を条件に含めてしまい、誤遷移を防げません。

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解答の導き方

誤りやすいポイント

• IMU計測タスクも制御タスクへ通知するため、下線（ア）の通知元と取り違えやすいです。表4では、IMUの通知はIMU計測情報の更新に使うものとして別に記述されています。
• 通知元のタスク名だけでなく、通知する情報も答える必要があります。角度センサーの値そのものではなく、表4の表現に合わせて「下肢の角度情報」と答えます。
• 「制御タスクが状態を判定する」という処理内容と、「その処理を始めるきっかけとなる通知」を区別します。

FAQ

解答の導き方

誤りやすいポイント

• bをPAスーツの状態と取り違えないようにします。制御タスクは状態を自ら判定する一方、アシストレベル情報はアシスト管理タスクから通知を受け取ります。
• cをアシストレベル情報と取り違えないようにします。制御タスクからアシスト管理タスクへ通知されるのは、判定したPAスーツの状態に関する情報です。
• 通知の方向を混同しないことが重要です。ボタン操作を受けたアシスト管理タスクから制御タスクへはアシストレベル情報が伝わり、状態を判定した制御タスクからアシスト管理タスクへはPAスーツの状態に関する情報が伝わります。

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解答の導き方

1. 求める時間は、下肢角度計測タスクが起動してから、その計測結果を使った処理を経て、モータータスクの動作が完了するまでです。図5では、下肢角度計測タスクから制御タスクへ、さらに制御タスクからモータータスクへ通知する流れになっています。
2. 表4では、下肢角度計測タスクの実行時間は「5マイクロ秒」、制御タスクは「最大500マイクロ秒」、モータータスクは「10マイクロ秒」とされています。したがって、この通知の流れで必要となる各タスクの実行時間を足します。
3. タスクの優先度については、表4に「小さい値ほど高いものとする」とあります。下肢角度計測タスク、制御タスク、モータータスクはいずれもPrが1です。一方、IMU計測タスクはPrが2、アシスト管理タスクはPrが3なので、これらがPr 1の処理を割り込んで遅らせることはありません。また、OSの処理時間は無視する条件です。
4. よって、計算は $5+500+10=515$ となり、実行時間は最大515マイクロ秒です。

誤りやすいポイント

• アシスト管理タスクの実行時間を加えないようにします。図5では制御タスクからアシスト管理タスクへの通知もありますが、モータータスクの動作完了までの処理経路に含まれる実行時間として加えるものではありません。
• IMU計測タスクの実行時間も加えません。Prは制御タスクなどより低く、これらの処理を割り込んで遅らせないためです。
• 下肢角度計測タスクの「1ミリ秒間隔」は起動間隔であり、今回の実行時間に加える値ではありません。問われているのは、タスクが起動した後の処理時間です。

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解答の導き方

1. まず、ふらつきなどの危険動作を検出するために使える情報を考えます。表1には、腰の左右にあるIMUから「角速度を取得し、左右の下肢の姿勢の変化を検出する」とあります。角速度は、姿勢がどのように変化しているかを捉える情報です。
2. ふらつきは、姿勢が安定せず、体や下肢の動きが変化する状態です。そのため、IMUが計測する角速度の変化を利用すれば、ふらつきなどの動作を検出できます。
3. 次に、表4でその情報を表す字句を確認します。IMU計測タスクは「IMUの計測値」を収集して制御タスクに通知し、制御タスクは通知を受けた「IMU計測情報」を更新します。したがって、下線（イ）のある情報は、表4の表現では「IMU計測情報」または「IMUの計測値」と判断できます。

誤りやすいポイント

• 下肢角度計測タスクが扱う角度情報と、IMUが計測する情報を混同しないようにします。角度センサーの値は下肢の角度を把握するために使われます。
• IMUの重力加速度だけに注目しないようにします。姿勢の判定には重力加速度を使いますが、ふらつきの検出には、姿勢変化を示す角速度も手掛かりになります。
• 設問は表4中の字句から選ぶため、説明として「角速度」と書くだけでなく、表4にある「IMU計測情報」または「IMUの計測値」に結び付けて考えます。

FAQ

解答の導き方

1. 表5では、自動追従機能が有効になった直後に「足裏荷重情報を体重として設定する」とあります。この値は、荷物を持ち上げる前の基準となる体重です。
2. 次に処理するのは、PAスーツの状態がアイドル状態から持上げ状態に遷移したときです。この時点では荷物を持ち上げているため、足裏荷重情報には作業者の体重に加えて荷物の重量が反映されます。
3. したがって、持上げ状態への遷移時の足裏荷重情報から、先に設定しておいた体重を引けば、荷物の重量を求められます。求めた値は、後続処理でアシストレベルを決めるために記録します。

誤りやすいポイント

• 足裏荷重情報を体重として設定する処理と、荷物の重量を記録する処理を混同しないようにします。前者は自動追従機能が有効になった直後、後者は持上げ状態への遷移時です。
• 持上げ状態への遷移時の足裏荷重情報を、そのまま荷物の重量と考えてはいけません。作業者の体重分を差し引く必要があります。
• 荷物の重量を記録するだけでなく、表5にある後続のアシストレベル決定処理に利用できるよう、重量を求める処理として考えます。

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解答の導き方

1. 表5では、筋電位センサーについて「筋肉への負荷が増えるほど大きい値を返す」と説明されています。つまり、センサーが直接返すのは筋電位に関する値ですが、その値は筋肉への負荷の大きさを反映します。
2. 表5の制御タスクでは、「筋電位情報の値の変化を基に、eを計測する」とあります。ここではセンサーの値そのものではなく、その値から推定する対象を答えます。
3. 続く処理では、eが一定時間高い状態を検出すると、作業の継続が危険かどうかを判断します。筋肉への負荷が高い状態を検出する流れなので、eに入るのは「筋肉への負荷」です。

誤りやすいポイント

• 筋電位センサーが返す値そのものを答えて、「筋電位情報」としてしまうことです。問われているのは、その情報を基に計測する内容です。
• 「作業負荷」と答えてしまうことです。表5では、作業負荷の計測には足裏荷重センサーを使い、筋電位情報から計測するものとは区別されています。
• センサー値が高いときに何が高いのかを取り違えることです。本文では、筋肉への負荷が増えるほどセンサー値も大きくなると示されています。

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