AP過去問令和7年度春期午後問7 組込みシステム開発

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令和7年度春期午後問7 組込みシステム開発(AIプロンプト向け)

■電動キックボードのシェアリングシステムに関する次の記述を読んで、設問に答えよ。

　G社は、電動キックボード(以下、電動KBという)のシェアリングシステム(以下、本システムという)を開発している。本システムは、利用者に対し、電動KBの貸出し、使用及び返却をさせるものである。本システムを利用する場合には、利用者が事前にスマートフォン(以下、スマホという)に専用アプリケーションプログラム(以下、アプリという)をインストールし、利用者情報を登録して，利用者IDを取得しておく必要がある。電動肥の外観を図1に、本システムの主な構成を図2に、本システムの主な構成要を表1に示す。

　図1 電動KBの外観ここから

　電動KBはL字型の構造でLの上端にハンドル。角と右下の端にはタイヤ(L字角、前輪)、タイヤ(L字右下、後輪)がある。

　ハンドルには右にアクセルレバー回転式、左にも右にもブレーキレバーを握るとブレーキが利く構造。

　ハンドルの真ん中には表示部があり。表示部の内部に制御部が格納されている。

　ハンドルとタイヤ角の間にはパイプがつながっていて、パイプの中央には前照灯。

　タイヤ(前輪)とタイヤ(後輪)の間に人が乗るためのステップがあり、ステップの裏には電池が備え付けられている。

　前輪には速度センサーがあり、前輪と後輪にブレーキ機構がついている。

　後輪には駆動部があり。

　前照灯の下と後輪のカバーの後方には最高速度表示灯がある。

　後輪には車輪ロック機構も装備されている。

　後輪の最高速度表示灯の下に、尾灯や制動灯が装備されている。

　図1 電動KBの外観ここまで

　図2 本システムの主な構成ここから

　電動KBは、制御部、駆動部、表示部、速度センサー、ライト、電池で構成されている

　制御部とスマホはBLE通信で繋がっている。

　スマホとインターネットが繋がっている。

　インターネットと管理サーバが繋がっている。

　注記 BLEはBluetooth Low Energyのこと。

　図2 本システムの主な構成ここまで

<div><div class="table-container"><div class="table-header"><span class="table-title">表1 本システムの主な構成要素</span><span class="table-unit"></span></div>

<tr>

<td align="center" style="border: 2px solid; width: 5em;">構成要素名</td>

</tr>

<tr>

<td align="center" style="border: 2px solid;">・電動KB全体を制御する。</br> ・利用者のアクセルレバー(以下、アクセルという)の操作量を計測し、アクセルの操作量に応じてモーターのトルクの発生を制御する。</br> ・その他、ライトの点灯制御、BLE通信などの電動KBに必要な処理を行う。</td>

</tr>

<tr>

<td align="center" style="border: 2px solid;">・制御部から情報を受信し、車体を前方に加速するためにモーターの回転を制御する。</br> ・車輪ロック機構があり、貸出しされていないときは車輪をロックする。</td>

</tr>

<tr>

<td align="center" style="border: 2px solid;">・制御部表面のディスプレイに、電動KBの車体の速度(以下、現在速度という)及び電池残量を表示する。</td>

</tr>

<tr>

<td align="center" style="border: 2px solid;">・利用者がブレーキレバーを握ると作動し、機械的に車体を減速させる。</td>

</tr>

<tr>

<td align="center" style="border: 2px solid;">速度センサー</td>

<td align="center" style="border: 2px solid;">・現在速度を計測する。</td>

</tr>

<tr>

<td align="center" style="border: 2px solid;">・前照灯、尾灯、最高速度表示灯、制動灯などで構成され、用途に応じ点灯、消灯する。</td>

</tr>

<tr>

<td align="center" style="border: 2px solid;">・制御部、駆動部、表示部、速度センサー、ライトなどに電力を供給する。</td>

</tr>

<tr>

<td align="center" style="border: 2px solid;">・アプリで、次のことを行う。</br> 　- スマホの位置の情報(以下、位置情報という)を使用する。</br> 　- インターネットを介して、管理サーバとメッセージをやり取りする。</br> 　- 電動KBの制御部とBLEで通信し、メッセージをやり取りする。</td>

</tr>

<tr>

<td align="center" style="border: 2px solid;">管理サーバ</td>

<td align="center" style="border: 2px solid;">・利用者情報、電動KBの情報の管理などを行う。</td>

</tr>

</table>

</div>

〔本システムの利用方法〕

利用開始前の電動KBは、車輪が口ックされた状態で、専用の貸出し用及び返却用の駐車スペース(以下、ポートという)に、駐車している。本システムには、複数のポートがあり、各ポートで電動KBの貸出し又は返却を行う。なお、ポート以外の場所では、電動KBの貸出し及び返却を行うことはできない。電動KBの利用手順を表2 に示す。

<div><div class="table-container"><div class="table-header"><span class="table-title">表2 電動KBの利用手順</span><span class="table-unit"></span></div>

<tr>

</tr>

<tr>

<td align="center" style="border: 2px solid;">利用者が電動KBを借りる場合</td>

<td align="center" style="border: 2px solid;">①利用者がポ一トに駐車している任意の電動KBに近づき、アプリで電動KBの車体に貼られている2次元バーコ一ドから、車体の識別情報である車体IDを読み取る。</br> ②アプリで電動KBを返却するポ一ト(以下、返却ポートという)を予約する。</br> ③アプリで ❝貸出し❞を選択する。その結果、車体IDに対応した電動KBの車輪の口ックがされる。</td>

</tr>

<tr>

<td align="center" style="border: 2px solid;">利用者が電動KBで走行する場合</td>

<td align="center" style="border: 2px solid;">①利用者は、手押しで初速をつけて、地面を蹴りながら電動KBに乗車する。</br> ②利用者がアクセルを押すと、アクセルの操作量に応じて、電動KBはモーターのトルクを発生させて最高速度(20km/時)まで加速することができる。</br> ③利用者は、アクセルを用いて加速、又はブレーキレバーを用いて減速させて電動KBを操作する。</td>

</tr>

<tr>

<td align="center" style="border: 2px solid;">利用者が電動KBを返却する場合</td>

<td align="center" style="border: 2px solid;">①予約した返却ポートに、利用中の電動KBを駐車する。</br> ②アプリで❝返却❞を選択する。その結果、利用中の車体IDに対応した電動KBの車輪がロックされる。</td>

</tr>

</table>

</div>

〔電動KBの状態の遷移〕

電動KBの状態のを図3に示す。

　図3 電動KBの状態の遷移ここから

　状態=待機中から操作・状況=(貸出し)を経て、状態=停止中に遷移する。

　状態=停止中から操作・状況=(返却)を経て、状態=待機中に遷移する。

　状態=停止中から操作・状況=(0.3km/時以上)を経て、状態=走行準備に遷移する。

　状態=走行準備から操作・状況=[ ａ ]を経て、状態=停止中に遷移する。

　状態=走行準備から操作・状況=(3km/時以上)を経て、状態=加速可能に遷移する。

　状態=加速可能から操作・状況=[ ａ ]を経て、状態=停止中に遷移する。

　状態=加速可能から操作・状況=(アクセルを押す)を経て、状態=走行中に遷移する。

　状態=走行中から操作・状況=(アクセルを戻す)を経て、状態=加速可能に遷移する。

　状態=走行中から操作・状況=[ ａ ]を経て、状態=停止中に遷移する。

　注記簡略化のために、一部の状態だけを図に示している。

　図3 電動KBの状態の遷移ここから

〔電動KBの動作概要〕

電動KB の動作概要を次に示す。

・利用開始前の電動KBは、車輪を口ックした待機中状態でポートに駐車している。

・待機中状態で利用者がアプリで❝貸出し❞を選択すると、電動KBはアプリを介した管理サーバからの指示によって車輪の口ックを解除して停止中状態になる。

・停止中状態で手押しなどによって0. 3km／時以上になると、走行準備状態になる。

・走行準備状態で手押しなどを続けて3km／時以上になると、加速可能状態になる。

・加速可能状態でアクセルを押すと、走行中状態になり次の動作のいずれかを行う。

ー現在速度が最高速度未満の場合は、アクセルの操作量に応じて、モーターのトルクの発生を制御する。

―現在速度が最高速度に達した場合は、最高速度表示灯を点灯させ、モーターのトルクを抑制する。

・走行中状態でアクセルを戻すと、加速可能状態になる。

・走行準備状態、加速可能状態、走行中状態で0.1km／時未満が一定時間継続すると停止中状態になる。

・停止中状態で利用者がアプリで“返却” を選択したとき，管理サーバは<u>(ア)ある情報を確認してから</u>、返却の指示を行う。電動KB はアプリを介した管理サーからの指示によって車輪を口ックし、待機中状態になる。

・状態に関係なく、ブレーキレバーを握ると、機械的にブレーキが掛かる。

〔本システムで使用する主なメッセージ〕

　本システムで使用する主なメッセージを表3に示す。

<div><div class="table-container"><div class="table-header"><span class="table-title">表3 本システムで使用する主なメッセージ</span><span class="table-unit"></span></div>

<tr>

<td align="center" style="border: 2px solid; width: 5em;">メッセージ名</td>

<td align="center" style="border: 2px solid; width: 5em;">構成データ名</td>

</tr>

<tr>

<td align="center" style="border: 2px solid; width: 5em;">貸出し要求</td>