G 社は,温室で栽培されているトマトの自動収穫を行うロボット(以下,収穫ロボットという)を開発している。収穫ロボットの外観を図 1 に,収穫ロボットのシステム構成を図 2 に,収穫ロボットの主な構成要素を表 1 に示す。

〔収穫ロボットの動作概要〕

・収穫ロボットは,管理サーバを介して管理者スマホから収穫開始の指示を受けると,状態を待機状態から開始/終了状態に遷移させ,あらかじめ設定された経路(待機位置→収穫開始位置→収穫終了位置→待機位置)に沿って温室内での移動を開始する。

・待機位置から収穫開始位置まで移動すると,状態を検出中状態に遷移させ,認識用カメラの映像を認識ユニットで解析しながら移動を続ける。収穫に適したトマトを検出すると,移動を停止して状態を収穫中状態に遷移させる。

・認識用カメラの映像を認識ユニットで解析した結果を基に,収穫対象とするトマトに対するアームとハンドの制御プランを作成し,制御を開始した後,近接カメラでの撮影を開始する。さらに,近接カメラの映像を認識ユニットで解析した結果を基に,アームとハンドの位置を微調整しながら収穫を行う。

・ハンドには圧力センサーが取り付けられており,トマトを傷つけないように把持できる。トマトを把持した後,ハンドの先端にあるカッターでトマトの柄の部分を切断して収穫する。

・トマトを収穫したら,状態を積載中状態に遷移させた後,近接カメラの映像を認識ユニットで解析しながらアームとハンドを制御して,収穫したトマトを収穫トレーの空いている領域に載せる。

・トマトを収穫トレーに載せた後,収穫トレーの状態によって次の処理を行う。

- 収穫トレーに空きがあれば,状態を収穫中状態に戻し,収穫を継続する。

- 収穫トレーに空きがなければ,収穫を終了し,開始/終了状態に遷移する。

・トマトを柄から切り離すことができなかった場合などは収穫失敗と判断し,収穫中状態のまま,検出している次のトマトの収穫を行う。

・収穫中状態で,検出している全てのトマトに対して収穫動作を終えると,検出中状態に遷移し,再び移動しながら収穫に適したトマトを探す。

・収穫終了位置まで到達すると収穫を終了し,開始/終了状態に遷移する。

・収穫を終了して開始/終了状態に遷移したら,待機位置まで移動した後,待機状態に遷移し,管理サーバを介して管理者スマホに収穫終了メッセージを送信する。

・収穫ロボットが移動中に,台車の先頭に取り付けられた超音波センサーが,進路上 1m 以内の距離にある障害物を検知すると移動を停止する。一定時間以上障害物を検出し続けた場合,状態を異常状態に遷移させ,管理サーバを介して管理者スマホに警告メッセージを送信する。

〔収穫ロボットの状態遷移〕

収穫ロボットの状態遷移を図 3 に示す。

設問 図 3 中の __a__ ~ __d__ に入れる字句の組合せはどれか。

q5-figure-1
q5-figure-2

表1 収穫ロボットの主な構成要素

構成要素名

機能概要

制御部

収穫ロボット全体を制御する。

アーム制御ユニット

アームとハンドによる収穫動作を制御する。

認識ユニット

認識用・近接カメラの画像をAIで処理する。

台車制御ユニット

台車走行と超音波センサー結果を処理する。

無線LAN通信ユニット

制御部と管理サーバの通信を制御する。

q5-figure-3
出典プロフェッショナルデジタルスキル(システム)試験(仮称)科目B サンプル問題 問5

 a 

 b 

 c 

 d 

異常

検出中

収穫中

積載中

異常

検出中

積載中

収穫中

異常

待機中

検出中

収穫中

検出中

収穫中

異常

収穫中

検出中

収穫中

積載中

異常

検出中

待機中

収穫中

積載中

待機中

検出中

収穫中

積載中

待機中

収穫中

異常

積載中

待機中

収穫中

積載中

異常