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2008年度


SPP(サイエンス・パートナーシップ・プロジェクト)「ロボット工学入門」


 
 8月9日(木)、20日(月)から22日(水)、神奈川工科大学および本校を会場に、4日間の日程で神奈川工科大学の先生を講師に、SPP「ロボット工学入門」講座が開催され 、ロボット工学についての講義やシステム玩具を用いたロボット製作実習などを通して、「ものづくり 」の難しさと楽しさを学習した。
 SPP(サイエンス・パートナーシップ・プロジェクト)は大学や研究機関の技術者らと中学、高校が連携する独立行政法人科学技術振興機構の事業で、「ロボット工学入門」はその1つとして、神奈川工科大学の先生方の協力の下に、 横浜中地区県立学校相互教育交流事業として、金井高校と横浜桜陽高校の2校の生徒が参加して実施された。
 → SPP(サイエンス・パートナーシップ・プロジェクト) 
 → LEGO.com Mindstorms Home   レゴ・マインドストーム

 → 神奈川工科大学工学部ロボット・メカトロニクス学科
 
▲競技会に向けて準備する
 
〈プログラム)
第1回 8月9日(木) 1.ガイダンス(神奈川工科大学工学部 金井先生)
2.ロボット工学講義(神奈川工科大学工学部 高橋先生)
3.マイコンロボット製作
 (神奈川工科大学工学部 高橋先生・吉留先生)
神奈川工科大学
第2回 8月20日(月) 4.レゴマインドストームによるロボット設計、製作実習 (金井先生)
レゴマインドストームの概要について(講義)
ロボット製作(基本ロボット製作、簡単なプログラム制御)
ロボット製作実習<基礎編>(モータ制御・センサ利用など)
横浜桜陽高校
第3回 8月21日(火)
ロボット製作実習(総合演習・ロボット製作)
課題ロボット設計と発表(実習) (課題と攻略ロボットの設計、設計発表、課題ロボット製作)
第4回 8月22日(水)
課題ロボット製作(実習)
ロボット発表会(ロボコン)・まとめ
 
第1回
<ロボット工学について学習>

 人間とロボットの共存、なぜ何のためにロボットを作るのか、ロボティクスの技術動向をテーマにした「人の暮らしを助けるロボ・メカ技術の開発」という講義で、ロボットについて考えた。
<マイコンロボット製作実習>
 市販の工作キットに制御マイコン、センサー等を加え、コンピュータ制御ロボットを製作した。
 電子回路の作成は、基盤に小さな電子部品を組み込んでいく細かな作業であったが、マイコン制御で壁づたいの走行実験がうまくいくと一安心。次に、光センサー、ブザー、LEDなどを加え、マイコンのプログラムを書き換えてバージョンアップすると、ブザーやLEDを動作させつつ、 光センサーで黒い線を感知し、方形内を動き回る機能ももつロボットに変身した。コンピュータ、プログラム、メカニズム、センサー、電気回路といったロボティクスの基本を実感した。

▲ロボット工学講義

▲マイコンロボット製作説明

▲マイコン制御ロボット製作
 
▲ロボットのバージョンアップ説明
 
▲完成したマイコン制御ロボット
 
▲マイコン制御ロボットの走行実験
 
 
  第2〜4回<ロボット製作実習> 
 第2日目・3日目の前半は、システム玩具を用いたロボット製作実習でロボット制御の基本を学習した。
 制御マイコンを内蔵した自律型ロボット作成キット(レゴマインドストーム)について概要説明を受けた後、ロボットの組み立てと制御ソフトウェア(Robolab)、センサー活用の基礎を学んだ。
 ロボット製作実習<基礎編>では、例題ロボットを作成した。2つのモータを制御して自由に動き回るロボットの製作を通してROBOLABプログラムによるモータおよびセンサーの制御の基礎を学習した。
 課題ロボットの製作実習では、課題テーマに基づき、制御プログラムおよび自律型マイコン制御ロボットを設計、製作した。それぞれが設計、制御プログラムに工夫を凝らした。
 
(課題1) 楕円形の黒枠線内から外に出ないロボットを作れ
条件:光センサーが黒線を検知して方向を変えて移動する
(課題2) ライントレースをするロボットを作れ
 第3日目後半からは、 それぞれがロボコンにエントリーする攻略ロボットを製作した。
 
(競技内容) 課題フィールドに置かれた32個のボールをできるだけ多くポイントゾーンへ移動できるかを競う
 
   競技は個人で行い、センサー、駆動部、頭脳部をそれぞれの戦略に基づいてうまく組合せ、思い通りに動作するまで、部品を組み直したり、プログラムを修正したりして試行錯誤を繰り返し、工夫を重ね、攻略ロボットを改良していった。午後に行われたロボットコンテストでは、ロボットのメカニカルな部分の構造・センサーの取り付け方・プログラミングの良し悪しによって大きく勝敗が分かれ、残念ながら、7台のエントリーマシンのうちミッションを十分に達成できたマシンは大学生(TA)の2台だけだった。今回は、高校生のロボットはミッションの達成はならなかったが、失敗からも多くのことを学んだことであろう  

▲レゴ・マインドストームの説明

▲ロボットの組み立て

▲制御ソフトウェアの学習

▲課題をクリアできるか?

▲ロボコン競技内容説明

▲ロボコンに向けて試行を繰り返す

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