この投稿は ETロボコン Advent Calendar 2017 の 4日目 の記事です。

背景

初代 Mindstorms RCX、二代目 Mindstorms NXT の光センサーは「周辺光 (Ambient Light)」の影響を強く受けました。具体的には、ETロボコンの競技コースに天窓から日差しが差し込んだり、舞台照明用のスポットライトを競技コースに当てると、光センサーの測定値が想定外の値に触れてしまい、コースアウトする走行体が続出しました。

この周辺光の影響を打ち消す手段として私が2009年の関東地区大会で開発した方法が『まいまい式』です。

Mindstorms NXTが走行体に採用されていた2014年大会頃までは、さまざまな参加チームの皆さんが「まいまい式」に改良を加えて提案してくださったのですが、走行体がMindstorms EV3に置き換わってからは「まいまい式」が、ETロボコンで言及される回数も減りました。

Mindstorms EV3の標準カラーセンサー（光センサー）を使ってみると、周辺光の影響を受けにくくなっていることが経験的にわかります。では「まいまい式」は死んでしまったのか？ オワコンなのか？ ナシ寄りのナシなのか？ EV3カラーセンサーの動作を検証して確かめてみます。 😀
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この投稿は ETロボコン Advent Calendar 2017 の 2日目 の記事です。

Mindstorms EV3のカラーセンサーには、対象（たとえばライントレース・コース）の明度(Brightness)を測定する手段として『反射モード』と『RGBモード』の二種類の測定モードが存在します。ただし、『RGBモード』はEV3ソフトウェアや標準ファームウェアからは直接アクセスできない隠し機能です。
反射モードでは赤色LED一色で対象を照らして反射光の強度を測定します。
一方のRGBモードではRGB(赤,緑,青)三色のLEDを短時間に切り替えて照らしながら、各色の反射光の強度を測定します。
反射モードとRGBモードで測定して結果を比較してみました。

測定風景

手作りのグレースケールチャートをつかい明度（濃淡）と測定値の関係を実験しました。

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Mindstorms EV3の標準カラーセンサーを反射モードで動作させたときのセンサーの自動キャリブレーションの仕組みをブロック図にしてみました。旧モデルのNXTで光センサーを使うときはMindstormsの動作環境に合わせて環境光（外乱光）を事前に測定してキャリブレーションする必要がありましたが、新しいEV3ではカラーセンサーに内蔵されているマイコンが自動的に環境光をキャンセルするキャリブレーション機能を持っているようです。

LEGO社が公開しているEV3ハードウェア開発キット(EV3 hardware Developer Kit)の情報をもとに上記のブロック図は作成しましたが、EV3カラーセンサーに内蔵されているマイコンのプログラムが公開されていないため一部想像で描いています。ご了承ください。

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