電力重畳通信機能を用いたブロック型デバイスの設計と実装

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(1)情報処理学会研究報告 IPSJ SIG Technical Report. Vol.2015-MBL-74 No.14 Vol.2015-UBI-45 No.14 2015/3/2. 電力重畳通信機能を用いたブロック型デバイスの設計と実装矢敷貴之†1 秋田純一†1 コンピュータの小型化により，ブロック玩具のような非常に小型な筐体にコンピュータを埋め込み，それを組み立てることによって３次元形状モデリングや教材に活用する研究も多くなされるようになった．ブロック型デバイスのような，接続の自由度が高く小型な筐体にコンピュータを搭載する場合には，電源供給路とデータ通信路の確保は普遍的かつ重要な課題となる．本研究では，ブロック間の 2 本の電気的接点を用いる電力重畳通信を用いたブロック型デバイスの設計と実装について述べる．この手法により，ブロック間の電気的接点の小型化とデバイスの小型が容易になる．. Design and Implementation of Block Device with Power Line Communication TAKAYUKI YASHIKI†1 JUNICHI AKITA†1 The development of computer devices has enabled the small-sized block toys to embed the computer systems, and there were many studies to perform three dimensions shape modeling by assembling the blocks. In the block devices with high flexibility of connection and small size, the ways of powering and communications are important problems. In this paper, we describe the design and implementation of the block device with power-line-communication capability on two electrodes. This device architecture enable to have small-sized inter-block connectors and block devices.. 1. はじめに. physical Blocks[2]は，建築構造のモデルを構成することを目的としたタンジブルユーザインタフェース（ TUI:. 近年のコンピュータ技術の発展により，家電や自動車と. Tangible User Interface）である．TUI とは実際の物体に. いった身近にある様々な機器に高性能なコンピュータが搭. 触れることで直感的な操作を可能とするインタフェースで. 載されるようになった．特にコンピュータの小型化の成長. ある[3]．物理的なブロックを組み合わせ仮想空間にその構. は著しく，スマートフォンやタブレットいったパソコンと. 造を表示する．コンピュータの 3D モデリングには専門的. ほぼ性能が変わらないデバイスのポータブル性は非常に高. な知識が必要となるため，初心者や子供には非常に敷居の. くなった．このようにコンピュータの小型化が進む中で，. 高い．しかしこの研究では，実物のブロックを構築してモ. 子供が遊ぶブロックのような非常に小型な筐体にコンピュ. デリングを行うことは容易である点に着目し，実空間のモ. ータを埋め込み，接続したブロック間でデータ通信を行う，. デリングと仮想空間のモデリングを対応付けた．概形は. インテリジェントなブロック型デバイスに関する研究も幅. LEGO Block のような形をしており，凸上のコネクタに電. 広く行われている．. 源を供給するためのバスが 2 本，通信用のバスが 1 本備わ. そのようなデバイスを実装する場合，コンピュータと入. っている．各ブロックにはマイクロコントローラ（PIC）. 出力装置との接続方法や配置は重要な問題となる．特に，. が埋め込まれており，接続情報をそれぞれのブロック間で. 電源及びデータバスの確保は，デバイスがどういったシス. 相互通信する．最終的にホスト PC へ各ブロックの接続情. テムでも必ず付きまとう課題で，機能や風貌を損なわない. 報を集約し，形状認識を行う．ブロック間の接続はシリア. 解決方法が求められる．著者らは，これまで導電性の布素. ル通信であるため，ブロックの接続情報はホスト PC へ伝. 材を用いた衣服につけるウェアラブルデバイスの電源供給. 達するまでに複数のブロック（PIC）を通過する可能性が. の問題を解決できるシステム TextileNet[1]を実装してき. あり，その場合，通信のオーバヘッドが大きくなって遅延. た．本稿では，この電力重畳通信に着目し，ブロック型デ. が生じる．さらに，ブロックとホスト PC までの伝送路で. バイス向けの電力重畳通信方式の実装について述べる．. パケットロスが生じると再送する必要があるため，さらな. 2. 関連研究. る遅延が生じてしまう．加えて，ブロックからホスト PC. ユーザがブロック型デバイスを用いて，その構成を任意に変更できるインタフェースに関する研究は多数ある.. までに経路が複数存在すると，全ての経路にデータが送信され，ネットワークリソースを大幅に消費し，これもまた遅延の原因となる．そのため，リアルタイムに形状を認識することは不可能であり，実際このデバイスでは形状認識. †1 金沢大学 Kanazawa University. ⓒ 2015 Information Processing Society of Japan. を行うタイミングは組み立て後の電源投入時となっている．. 1.

(2) 情報処理学会研究報告 IPSJ SIG Technical Report. Vol.2015-MBL-74 No.14 Vol.2015-UBI-45 No.14 2015/3/2. 1Ȍf{XIƩ&S}M6?IWtD~U>įǔ! %4Ȍu~N(ıĘĒ>Ɲ2Ǝ!ŧ&¤· 9ȌǛ&L}dt~U 8ƾƔƟŋ>®·9" % ȍ. 3. [ , Y H W + B L 9 # ( 0 " RQ2M 3.1 % @ N ŃƄƌ")ȌÊ#Ȁť>ǭŶ:#"Ȍf{XI. Active Cube[4])ȌŻęŸ% 3 Œ¢(rZx}J#A} UwIOv}>Çƨ&u~NA}UeC~Q":ȍ f{XIũ(ZaAQ>Ɲ2Ǝ!:#" 3 Œ¢ċũrZ x}J>Ʈ#

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(17) 情報処理学会研究報告 IPSJ SIG Technical Report. Vol.2015-MBL-74 No.14 Vol.2015-UBI-45 No.14 2015/3/2. yU>ű:#&79Ê>¯Ǿ:[6]ȍƿƾf{ XIÝZaAQÎ(Ȁ·ǭŶǜ×Ǒ(ŏĜ>Ù 2 &Ƈ ȍ"Ȍ(ºÀŮ&. !Ǚ.:ȍ. % (×Ǒ")ȌǜÊ":byQ)ȌǜǤ: `AbQe@yU(Ũĕ&7!Ù 3 (7&ǚ #Æ "Şċ

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(32) 情報処理学会研究報告 IPSJ SIG Technical Report. Vol.2015-MBL-74 No.14 Vol.2015-UBI-45 No.14 2015/3/2. (Ɵŋ 8Ȍf{XIǴ(¦ĪÑŞĳ)Ƙ 100[kHz]" 9ȌȎ[Mbps]"(ǜÊ)½¯&ŢƲ:#

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(55) 情報処理学会研究報告 IPSJ SIG Technical Report. Vol.2015-MBL-74 No.14 Vol.2015-UBI-45 No.14 2015/3/2. 2 aA[ź)Ws^yĖàȌ3 aA[ź&Z~U>;. 3.6 ! * \ T ] E. ;ƿí:ȍ1Ȍǜǝą) 9600[bps]":ȍ. ×ƿƾßň"îƳf{XIZaAQ)ȌWs. 3.5 " @ 4. ^y

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