VR技術を用いたロボットプログラミング環境の構築と自動採点手法の確立

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K11591
• Research Institution: Osaka Institute of Technology
• Principal Investigator: 安留 誠吾 大阪工業大学, 情報科学部, 教授 (50252721)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: プログラミング教育

Outline of Annual Research Achievements

小中学校でのプログラミング教育の必修化に合わせ、プログラミングの塾などでロボットを制御するプログラムを作成することがある。一方で、大学でのプログラミング教育は、C、Javaなどのコンパイルを必要とする言語やpython, rubyなどのスクリプト言語が利用されていることが多い。大学でもロボットを題材としてプログラミング教育を行っていない訳ではないが、少人数のグループで行うしかなく、数十人規模の演習教室で行うにはいくつかの問題がある。 そこで、問題を解決するために、1. プログラミング環境の提供、2. 成果物の評価手法を提案、3. 自動採点システムとして実装を行う。 平成30年度には、1. のプログラミング環境を構築した。令和元年度には、2. 3. の自動採点システムを構築して、評価を行った。令和2年度には、これまでのプログラミング環境構築で得られた知見を元にVRでの協調動作を可能とするプログラミング環境構築を予定していた。
令和2年度は、Unity開発環境にてVuforiaというAR開発プラットフォームを利用し、プログラミング環境の構築を行なった。本環境では、3Dオブジェクトの動きをプログラミングするエディタ部とカメラ画像に3Dオブジェクトを仮想的に重ねた実行画面部から構成されている。
今後は、同一仮想空間で複数のプログラム(仮想ロボット)を実行する機能を実装し、演習の進捗をモニタリングするシステムの構築を進めていく予定である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

令和2年度は、Unity開発環境にてVuforiaというAR開発プラットフォームを利用し、プログラミング環境の構築を行なった。プログラミングの通りにカメラ画像内で3Dオブジェクトが移動するが、AR環境において3Dオブジェクトとの衝突判定を行うためには、一般物体認識と正確な距離の計測が必要であるという問題点が明らかになった。今後は、距離の計測はiPad Proなどに搭載されたLiDARスキャナなどを利用し精度向上を行う。LiDARスキャナを活用するためには、ARKitを使った開発に移行する必要がある。また、同一空間で複数のプログラム(仮想ロボット)を実行する機能を実装する予定である。

Strategy for Future Research Activity

プログラミング環境の改良ももちろんであるが、AR環境における空間把握の精度を向上させ、距離によるロボットの制御を可能にする予定である。また、同一仮想空間で複数のプログラム(仮想ロボット)を実行する機能を実装する予定である。そして、令和3年度に予定していた演習の進捗をモニタリングするシステムの構築を進めていく予定である。

Causes of Carryover

複数のプログラムを実行する機能のが実装が遅れているため、複数のプログラムの実行を監視、データ収集をするためのサーバを購入していない。また、研究会等がオンラインでの開催になり、交通費、宿泊費が不要になったことも一因である。次年度使用額が1,144,627円であり、当該年度にデータ収集用のサーバを購入し、当初の計画通り動作確認用PCの購入を計画している。