Weekend Mathematics情報/「ロボット入門」の授業(2005年)


「ロボット入門」の授業(2005年)

「ロボット入門」の指導計画


第6回・ロボラボ(1)

* ロボラボ・マシンの組立 *

ロボラボ・プログラミング

ロボラボを使っての実習に取り組みます。2人1組のチームを組み、 ロボラボセットを配ります。マシンは2人で1台ですが、プログラムは個々で作成できるよう、 転送用の赤外線トランスミッターとケーブルは人数分用意しました。
RCX(本体)、タッチセンサー、光センサー、ケーブル、モーターなど主要な部品を確認し、 マシンの組み立てに入ります。

* 通信テスト *
コンピュータからの転送テストをし、トランスミッターを通してマシンと通信できることを確認します。

* パイロットレベル *
プログラミングの最初は、パイロットレベルからです。レベル1は、右モーターを一定時間順回転させるというものです。プログラムを転送し、実行し、その確認をします。あっという間の2時間でした。





第7回・ロボラボ(2)

* パイロットレベル *

ロボラボ

ロボラボの実習に必要なものをセッティングし、通信テストをそれぞれ行います。本体にプログラムを最大5つまで保存することができますが、マシンは2人で1台なので、相談して使いわけをするようにします。
前回の続きで、パイロットレベルの2〜4までを実習します。 タッチセンサーの使い方、プログラムの保存の仕方、ステップの増やし方などを学習します。

* インベンターレベル *
後半は、インベンターレベルに入りました。 こちらは、青信号(スタート)と赤信号(ゴール)の2つしかないところに、 命令を表すアイコンを並べ、ストリング(糸)でつなげていきます。 これらツールの使い方を説明し、まずは簡単なプログラムを組んでみました 特にストリングの扱い方がむずかしく、きちんと一直線に並んでいないと、プログラムとして 認識してもらえず、したがってマシンに転送できません。
本日最後の演習問題は、「タッチセンサーが押されたら前進、再びタッチセンサーが押されたら止まる」 というものです。各自プログラムを作成し、マシンに転送し、動きを検証します。





第8回・ロボラボ(3)

* インベンターレベル *

中間テストがあり、2週間の間が空いてしまっていましたので、 インベンターレベルのプログラミングの仕方から復習しました。
タッチセンサーをスイッチ代わりにして、前進したり止まったりという動きを確認しました。
その後は、同じことを繰り返すというプログラムを作りました。 2秒前進、2秒停止を繰り返すというものです。

* 自動走行プログラムに挑戦 *
次にような課題を設定しました。

2秒前進した後、90°左回転し1秒前進を3回繰り返す。次にもう1度90°左回転し、1秒後退する。
90°回転をさせるにはどうしたらいいかというのが、最大の課題です。 各チームともアイディアを出し合い、90°回転を模索します。
最初に考えるのは、左右のモーターのパワーに差をつけるというものです。 多くの場合、これではうまくいかず、悩むことになります。 そうすると次に考えるのは、左のモーターを完全に停止させる、 それでもうまくいかないと、左のモーターを逆回転させるというものです。 そして、ちょうど90°というのを実現するのがなかなか大変で、微妙な時間とモーターのパワーで 制御していきます。それぞれマシンの形状が違いますから、自分たちのマシンに合わせて 微調整をしていきます。生徒たちは、90°というのにずいぶんこだわって何度も繰り返していました。
最後は発表会、各チームとも、自分たちのマシンで、自動走行を披露しました。 最後に左折が1回足りなかったというチームはありましたが、すべてのチームが ほぼ課題をクリアーすることができました。 見事な90°回転を披露してくれたチームもいくつかありました。

* 公開授業 *
情報部会の第1回研究会ということで、 今回の授業を見ていただきました。





第9回・ロボラボ(4)

* ライトセンサー *

ロボラボ

ライトセンサーを用いてのライントレースに挑戦しました。 最初にライトセンサーを取り付けて、白黒判定をさせるのですが、 なぜかライトセンサーがうまく機能せずにかなり手こずりました。 原因はよくわかりませんが、やっているうちに反応をし出したりしましたが、 最後までだめだったマインもありました。
白が58くらい、黒が38くらいの数値を示しますので、 境界値としては、45くらいを用いました。 最初に取り組んだのは、黒で前進、白でストップというプログラムです。

* ライントレース *

そしてライントレースに挑戦です。ライトセンサー(1個)で白黒判定し、境界線をトレースしていきます。半数くらいのグループは、自分たちで作ったプログラムでトレースに成功しました。 直角を見事に曲がるグループもありました。一方で、構造的にトレースするのがむずかしいマシンもありました、マシンの改良が必要ですね。そういうわけでもう1回、機会を設けることにしました。





第10回・講義「これからのロボットの役割と研究の面白さ」

* 大学の講義 *

神奈川工科大学の兵藤和人助教授においでいただき、 「これからのロボットの役割と研究の面白さ」と題して講義をしていただきました。

大学授業
大学授業

先生のお話は、ロボットの歴史から、ロボットと機械の違い、ロボットに必要な要素、ロボットを制御するシステム、2足歩行ロボット、ロボットは様々な学問の集大成であること、ロボット制作に関連する科目、ロボット開発者に求められるものなど、ロボットに関わる様々なものに及びました。

講義のあと、生徒からは次のような質問が出ました。

「二足歩行ロボットの立っている路面が傾いたとき、どのようにしてそれに対応しているのか」「学習するロボットは今どのくらい開発されているのか」「二足歩行を実現するための計算量は具体的にはどのくらいか」「先生がロボット研究をしていて良かったと思うのはどんなことか」



* 生徒の感想 *







第11回・ロボラボ(5)

ロボラボ

* ライトセンサー *

ライトセンサー1個で、白黒判定をしながらトレースするということが目標です。それをクリアできたグループは、センサー2個でのトレースプログラムに挑戦してもらいました。センサーが2つということで、それぞれが白黒判定しますが、その条件分岐をどう組み合わせたらいいのかという点でかなりの生徒が悩んでいました。

* ライントレース *

後半の時間は、発表会をしました。各グループがセンサー1つまたは2つを用いて、 ライントレースを披露していきました。ほとんどのマシンが直角を含めて見事に1周できました。音楽を流しながら走行するマシンもありました。


ロボラボ

* 生徒の感想 *









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