5th Stage -プログラミングが「得意」になる-

Arduino言語を使ったテキストプログラミングでモーター・センサー搭載のマシーンを制御

5th Stageの概要

 全12回の学習を通じて、マシーンプログラミングに挑戦し、「制御」の基礎を身につけることを目的としています。
 コンピューターは基本的に教えられたことを正直に実行することしかできませんが、ある条件の時に動きを変化させるといった柔軟性を与えることができます。それを「制御」と呼びます。おいしくご飯を炊き上げるための火加減とタイミングをプログラミングした炊飯器や自動的に温度や湿度を制御して室温を一定に保ってくれるエアコンなど、多くの家電などに用いられています。
 このStageでは、センサーやモーターを搭載したマシーンを自在に操る、より複雑なプログラミング(テーブルから落ちない、障害物をさけるなど)に挑戦します。プログラムをフローチャートで考え、試していくうちに、次第にプログラミング能力が身につきます。いろいろと工夫して書いたプログラムをマシーンに実装することでアルゴリズムの定着を目指します。

  • 対象
  • ・テキスト言語を使ったプログラミングができるレベル
    ・センサーについて基本的な知識を身に付けた方
  • 年齢目安
  • 12・13・14・15歳
  • 回数/時間
  • 月1回(全12回)
    120分(1回)
  • 受講料
    (税抜)
  • 入会金:¥20,000 → ¥10,000
    実習費:¥6,500/月
  • 定員
  • 1クラス10名

カリキュラム

※カリキュラムはあくまでも予定です。諸事情により変更となる可能性がありますので、予めご了承ください。
 

第1回
テキスト言語でプログラムの基礎を学ぶ
目的:テキスト言語でプログラムの基礎を学ぶ。
概要:基本に立ち返ってプログラミングの基本を確認。装置制御の流れをフローチャートにまとめ、プログラミングソフト(アルドゥイーノIDE)を使ってプログラムを入力し、モノの制御にチャレンジします。


ArduinoIDEの画面

第2回
電子回路+モータ制御の基礎を学ぶ
目的:プログラムを出力する電子工作の基礎(抵抗・コンデンサ・ICの使いかた)を学ぶ。
概要:マシーンを動かすための電子回路について学びます。このあとよく出てくるモータードライバIC(モーターを駆動・制御する装置)について、ここでしっかり学びます。


第3-6回
机から落ちないマシーン
目的:モノを制御するプログラミングについて学ぶ。
概要:作成するマシーンはプロ・テック倶楽部オリジナル。自分でギヤを組み立て、モーターをつけ、タイヤをつけるところから行っていきます。
どうしたら机から落ちないか?マシーンに机の縁を認識させるため、目となる測距モジュール(距離センサー)の性質を実験し、データシートから計算して数値を入れて制御します。
2つのモーターの制御を効率よく行うにはどのようなプログラムがよいか?条件分岐を使ってセンサーの値をどう処理するか?といったことを学び、それがどのように具体化するかを実感します。
プログラムの仕組みが分かれば、自分で書くことも可能です。フローチャートで自分の考えをまとめ、実際にプログラムを書き、自分の動きを決めていきます。
マシーントラブル、プログラムのバクなどを乗り越え、自分で思い描いたようにマシーンに動かしてみましょう!


センサーとモーターを組み込んだマシーン型ロボットと女の子の写真

第7-12回
二足歩行マシーン
目的:これまで学んだ知識、経験の定着をはかる。
概要:回転する角度を決められるモーターを使って、歩くマシーン作りにチャレンジします
サーボのプログラミングで自由に回転する角度が設定できることを学びます。これが脚の動きの基本になります。
パワフルなサーボはボディーに取りつけてこそ威力を発揮します。マシーンは、サーボモーターのアルミ製ホルダーなど、1つひとつの部品を自分で加工、取りつけして、完成させていきます。
ボディーができたらそれを動かす電子回路も組み上げます。サーボの入力、出力、データ出力はきちんとまとめて、できるだけシンプルにつくっていきます。マイコンとのつなぎはプログラムと直結するので、特に慎重に。
サーボの制御はプログラムが長くなりますが、繰り返しが多くなるので、変数を使います。
順次処理、繰り返し、条件分岐など、変数以外にもプログラムの重要な構造が頻出しますので、プログラムをここでしっかり学びます。
完成したマシーンはみんなに発表します。
どんなマシーンなのか、どんなところを工夫したか、マシーンとプログラムの両面から発表しよう。


センサーとモーターを組み込んだ二足歩行ロボットと男の子と女の子の写真

カリキュラム・テキスト監修

鈴木美朗志氏の写真
鈴木美朗志氏
略歴
関東学院大学工学部第二部電気工学科卒業(1969年)
日本大学大学院理工学研究科電気工学専攻修士課程修了(1978年)
横須賀市立横須賀総合高等学校(2003年校名変更)定時制教諭(1990~2009年)
横浜システム工学院専門学校モバイル・ロボット科非常勤講師(2007年~2016年)
横須賀市立横須賀総合高等学校定時制非常勤講師(2012年~)
著書
XBeeによるArduino無線ロボット工作(東京電機大学出版局ー2016/2/20)
Arduinoでロボット工作をたのしもう!(秀和システムー2014/9/29)
たのしくできるPIC12F実用回路(東京電機大学出版局ー2013/9/20)
たのしくできるArduino実用回路(東京電機大学出版局ー2012/12/20)
PICではじめる!RCサーボロボット製作入門(オーム社ー2012/5/1)
ブレッドボードによる電子回路実験(工学社ー2011/12/1)
PIC&C言語でつくる赤外線リモコン(電波新聞社ー2007/8/1)
たのしくできるPICメカキット工作(東京電機大学出版局ー2005/10/1)
たのしくできるC&PIC実用回路(東京電機大学出版局ー2004/9/1)
たのしくできるC&PIC制御実験(東京電機大学出版局ー2003/2/1)
たのしくできるPICプログラミングと制御実験(東京電機大学出版局ー2002/3/1)
たのしくできるPCメカトロ制御実験(東京電機大学出版局ー2001/6/1)
たのしくできる単相インバータの製作と実験(東京電機大学出版局ー2000/7/1)
たのしくできる センサ回路と制御実験(東京電機大学出版局ー1999/1/1)
絵とき 機械の数学早わかり(オーム社ー1996/11/1)
絵とき 電子機械早わかり(オーム社ー1996/6/1)
絵とき ポケコン制御実習(オーム社ー1995/6/1)