2015年3月31日火曜日

3月授業内容

1. 3月授業内容<ベーシックコース>
2. 3月授業内容<アドバンスコース>
3. 今月の課題
4. [東福間]4月授業スケジュール
5. [小倉北]4月授業スケジュール
6. 5月授業スケジュール(保留)
7. その他

1. 3月授業内容<ベーシックコース『ジャイアントホッパー』>

 バッタ型ロボットです。ギアを介してモーターが駆動するのは、本体の側面で時計の針のように回転するロッド3アナだけです。それだけなのに、後ろ脚を折り曲げたり、伸ばしたりを繰り返し、尺取り虫のように前進します。どうしてでしょうか?

 ロッド3アナが1回転毎に後ろ脚を跳ね上げています。このような回転軸を利用した周期的な運動機構をカムと呼び、例えば、自動車のエンジンが呼吸(吸気と排気)を切り替えるために使われています。後ろ脚が跳ね上がる時に関節が折れ曲がって、後ろのタイヤLを前方へ引きずります。この時、本体は進みませんが、次に輪ゴムの力で脚が伸びる時、後ろのタイヤLは微動だにせず、
前輪のタイヤSが転がりながら本体を前へ進めます。

 後ろのタイヤLは回転しないのに、どうして前進するよう都合良く引きずられたり踏み止まったりしてくれるのでしょうか?
タイヤLは回転しないのですよ。だったら、タイヤLは動かず、後ろ脚の屈伸運動に合わせて本体(前輪)が前後に往復するだけではないでしょうか?
(尺取り虫も、次の一歩を迷ってそのような動きをすることがありますね)

 それは摩擦力(滑らないぞ!という力)の効き方が違うからです。
ちょっと難しいのですが、脚を折り曲げる(引っ込める)時はタイヤLを斜め前方上向きに引き上げる力が働き、重い本体を後退させるほどの地面との摩擦力はなくなる結果、タイヤLの方が引きずられますが、脚を伸ばす時は斜め後方下向きに蹴り出すので、地面との摩擦力が強力に働き、推進力になるのです。

 消しゴムをノートに軽く当てた場合と強く押し付けた場合とでは、滑らせるのに必要な力が全然違いますよね? それと同じです。
タイヤLも跳ね上がるほどのパワーがあれば分かり易いのですが、ずっと地面を引きずっていますので、見た目では分かりません。タイヤLを消しゴムだと思ってください。

 最後の競技は6人(体験生1人)で“バッタレース”をしました。
スピード勝負です。推進はゴムの弾性力、そのゴムにエネルギーを充填するのがモーターの仕事と言えますから、ゴムはきつく、モーターはパワフルに、というのが理想です。本来は、有限なモーターパワーをロッド3アナの回転トルク(脚の力)に振るか回転数(脚のスピード)に振るかでギア比を決めたり、それに適した輪ゴムの掛け方や本数を探ったりするのが戦略ですが、結局は、新し目の電池を6本フルに充填した普通のロボット構成が強かったですね。やはり電池パワー、ものを言います。


2. 3月授業内容<アドバンスコース『ステップチャレンジャー』>

 1ヶ月目の授業です。高い段差を乗り越えられる究極の4輪車を目指します。

 1日目は台車となる4輪車を製作し、前輪駆動(現在の自動車の主流)と4輪駆動(オフロード車、雪国で主流)とで乗り越えられる本の高さを比較しました。当然、前輪が浮いても後輪で後押しできる4輪駆動車の方が能力が高かったですが、さほど大きな違いが見られなかったのは何故でしょうか。

スポーツカーばりに車体底面の地上高(ロードクリアランス)が低すぎて、段差の角に当たり易いからです。雪道はまあまあイケますが、凸凹道はムリですね。ジープの車高が高いのはこのためです。
(そういえば先生は昔、軍用ジープを乗り回す怪しい大学生でした)

 2日目は、台車の“上”にエレベーターを製作しました。アドバンスコースで増えたラックギア6個を並べた2本のギザギザレールがいい感じですね。
それにしても、このエレベーターは何を持ち上げるのでしょうか?
台車は高い段差を乗り越えられるようになるのでしょうか?
2ヶ月目のお楽しみです。


3. 今月の課題

 次回授業日までに完了してください。
 ◎は必須、〇は推奨、△は任意です。〇△は能力に応じます。

 <ベーシックコース>
  ◎ テキストp.16の空間図形問題にチャレンジ(1日目)
  ◎ 専用方眼紙にロボットの4面図をスケッチ(1日目)
  〇 テキスト最終ページにロボットの見取図をスケッチ
   (難しければ、写真撮影したものか、テキスト表紙を模写してもよい)
  ◎ 上記授業内容を印刷する等して音読する

 <アドバンスコース>
  ◎ 2日目のエレベーター部分まで完成させる
  △ 上記授業内容を印刷する等して音読する


4. [東福間]4月授業スケジュール


 ・4/ 4 10:00~ ロボ・プロ スタートアップ

 ・4/11  9:00~ 理科実験・初級 第1回
 4/11 10:30~ ロボ・ミドル  第1回
 4/11 13:30~ ロボ・ベーシック第1回
 ・4/11 18:30~ ロボ・アドバンス第1回

 ・4/12 10:00~ ロボ・プロ   第1回

 4/25 14:00~ ロボ・ベーシック第2回
 4/25 15:45~ ロボ・ミドル  第2回
 4/25 17:30~ 理科実験・初級 第2回
 4/25 19:00~ ロボ・アドバンス第2回

 ・4/26 10:00~ ロボ・プロ   第2回

 進級と時間帯にご注意!


5. [小倉北]4月授業スケジュール

 事前ご連絡の上、振替授業に利用下さい。

 ・4/ 5 10:00~ ロボ・ベーシック第1回
 ・4/19 10:00~ ロボ・ベーシック第2回


6. 5月授業スケジュール(保留)

 学校の年間行事予定表(運動会の日)を入手次第ご提出いただき、
決定させてください。


7.  その他

 お花見されましたか? 先週土曜日の宮地嶽神社はまだ三分咲きでしたが、
今週は天候が悪く、4/2(木)が最後の日和でしたね。
 小倉北教室3月開講に続き、ロボ・プロコースを4月開講します。
ロボット教室とはまた別の、新鮮なカリキュラムで、
指導する方としても非常にワクワクしております。
 アドバンス修了生向けの説明会は別途ご案内しますが、
見学ご希望の方はお知らせください。


東福間教室 佐藤