1. ７月授業内容
2. 今月の課題
3. [東福間]８月授業スケジュール
4. [小倉北]８月授業スケジュール
5. ９月授業スケジュール（予告）
6. ひと言
7. 本部からお知らせ
1. ７月授業内容
＜ベーシックコース『SLロボロコ』＞
（初月スタートアップ講座の内容は割愛します）鉄道にそそられる昭和の男子としてはわくわく感を禁じえない、蒸気機関車(SL)型ロボットです。
近頃の平成諸子にはさほどでもないかと思いきや、佐藤の渾身のオリジナルSLがレール上を疾走する雄姿に歓声を賜り、安堵しました。
SLの特徴である左右のピストン一式を除けば単なる４輪車であり、そこまでは簡単です。それでも、モーターが車輪を回すので走ってしまいます。２日目に、実際のSLの動作原理（火力⇒蒸気圧⇒ピストン⇒動輪）を説明しましたが、見た目の動きを模しただけのSLロボは反対（モーター⇒車輪⇒ピストンもどき）ですね。
伝達の向きは逆ながら、往復(ピストン)運動と回転(車輪)運動を変換する仕組み(クランク機構)が学習ポイントです。
実際のSLに倣い、ピストン(ベベルギア)を指でつまんで前後に動かし、車輪を回してみました。勢いを止めなければ回し続けられるのですが、どうも何かに引っ掛かるように止まってしまいがちな位置があります。
それは、ピストンが前後の端（死点）にきたときでした。
このときだけ、ピストンと共に前後するシャフトと、車輪を“こぐ”ロッドが一直線に並び、直線運動を回転運動に変換できないのです。
実際のSLが停車したとき、全てのピストンが死点にあると発進不能になります。
そうならないよう、左右でピストンの位置(位相)を90°ずらしています。
0°(同位相)や180°(逆位相)ではダメですよ。SLロボは大丈夫ですが…。
ピストンとシリンダー(ピストンを収める筒)は、エンジン、建設機械の油圧アーム、注射器、空気入れ等、現代の身の周りで多用されていることを付け加えておきました。
２日目の最後に、パーツで2、3メートルのレールを敷き、完走できるか挑戦しました。
タイヤのままでは直ぐに脱線しましたが、ゴムを外したホイールの溝をレール幅に合わせたり、車体下部にガイドバーを取り付けたりした成功例を見て、次々に完走しました。
折れやすい鉄橋や、伏せた人形パーツ(*1)の上を通過するスリルも味わって、大いに盛り上がりました。
*1 線路上に転落した緊急事態であり、殺人ではありませんよ！
＜ミドルコース『ウォーカータクシー』＞
人力車ロボットです。推進手段は二足歩行です。
交互に前後する二足で前進するには、前→後ろへ移動する足で地面を蹴り、後ろ→前へ移動する足はなるべく地面と干渉しないような方策が必要です。
両足が等しく地面と接触していると、前進する力と後退する力が拮抗し、その場でモジモジするだけです。
二足歩行ロボットには、４月の『ぐるぐる進む君』がありました。これも、１日目ではモジモジ君に過ぎませんでしたが、２日目に重心制御を取り入れることで、両足が接地したまま摺り足をすることに成功しました。
今回のロボットは、側面の上下２本のクランクが常に同じ角度を向きつつ（同位相）回転することで、脚（ロッド15アナ）を垂直に保ったまま円運動させています(*2)。
左右の脚では、180°ずらした角度（逆位相）のために高低差が激しく変化しますので、片足ずつ浮かせる方式と思いきや、両足が常に接地し(*3)、スムーズに歩きません。
（微妙に前進する場合は、たまたま前進に有利な重心移動や摩擦が効いています）
また、片足を上げた分だけそちらへ大きく傾くので、倒れやすく不安定です。
これを片足ずつ浮かせる秘訣が、左右両輪を付けた“リヤカー”です。
ただ牽引しているだけではなく、リヤカー両輪＋片足の３点支持を実現しています。
（二足歩行ロボットとしては、ちょっと反則技のような気もしますが…）
物体は、３点以上で支持することで、姿勢を安定に保てます。
カメラ用の三脚や三輪車のほか、自転車やバイクが停止時につく足やスタンドも同じ理由ですね。
リヤカーをつなぐと、快調に前進歩行するようになりました。
最後は綱引きで牽引力を競います。
リヤカー同士を紐でつないで引っ張るという奇妙な構図ですが、しっかりと胴体にリヤカーを固定して３点支持を成したロボットと,そうでなく単に牽引した二足歩行ロボットとでは、後者が簡単に転倒する一方で、前者の方が片足ずつ確実に地面を蹴り、勝っていました。
あとは、足に輪ゴムを巻くなど、接地面の摩擦力を上げたり、パワフル電池でモーターの回転数を上げたりするのも効果的でしょう。
*3 片足では重心の真下（両足の中間点）を支えられないので、反対の足が接地するまで傾きます。シャフトを横に通すなど、足裏を内側に広げると、片足でも立てるようになります。
＜アドバンスコース『ロボ・サッカー』改め『テクニカルコンテスト予選』＞
１ヶ月目の授業です。２ヶ月目にかけて、ボール前で自動停止し、音に反応してシュートするPK戦に持ち込みますが、１日目は、先ず、黒ライン（縁）を辿る基本形ロボットを製作しました。
前面でボールをドリブルさせるように、回転ブラシのようなメカを組み付けていますが、ロボット本体は、ちょうど間もなくテクニカルコンテスト予選で競うライントレーサそのものです。
進路を黒ラインに決められたロボットでドリブルがうまくいく筈もなく、２日目は、手元のリモコンスイッチによる手動操縦型に作り変えてサッカー対戦する流れですが、コンテスト予選を前にライントレーサを壊すのも忍びなく、サッカーロボの続きは２ヶ月目に集約し、授業時間も２時間延長して３時間半、ライントレーサの改良に集中することにしました。
1/2スケールの模擬コース（約2メートル）を用意したものの、印刷した黒ラインの赤外線反射率が高いようで、光センサーがうまく黒判定してくれません。確かに、インクの黒が薄いということで、急遽、墨を塗って真っ黒にしたものの、それでも改善しません。
結局、一見もっと反射してしまいそうな、表面がテカテカの黒ビニールテープを貼りつなげて、やっとトレースするようになりました。
人間の目と違って見える世界(*4)は予測がつきません。
本番のコースでは、去年のトップクラスが14秒前後(*5)との情報から、模擬コースでは7秒を狙いたいところ、8～11秒がやっとでした。
あと1秒の壁は大きいです。スピードアップ自体は簡単なのですが、脱線してしまうのです。
下記が鍵となりそうです。
1) 軽量化（機敏な加速や方向転換に、慣性質量を小さく）
2) 旋回性（重量物を旋回軸付近に集め、慣性モーメントを小さく）
3) 保守性（電池交換、減速比変更、光センサーの高さ・感度調整）
4) 堅牢性（誤って衝撃を受けても分解し難い構造）
1) 2) は直感で分かるとして、3) が３回のトライアルの合間に許される時間は限られています。
特に、本番コースの黒ラインに対する光センサーの応答性を練習走行で見極め、素早く限界速度にセッティングしなければなりません。
微調整(*6)は、電池の本数4～6で行うのが有力な手段でしょう。
4) も見落としがちですが、3) に関わらない基幹部のリカバリーで時間をロスすると、3) の時間が取れなくなります。
ここから、九州エリア予選の戦績を記します。7/30(木) 13:30、天神の会場に到着。
全国大会2名進出の枠をかけて、３教室（東福間、新下関、香椎）から11名がエントリー。
大勢の家族が見守る中、14:30まで練習走行を重ねます。
脱線したり、無用にぐるぐるターンを繰り返したり、途中で引き返してしまったり…、本番コースの黒ラインに光センサーを適応させるのに皆が苦心していました。
14:40、予選開始。当教室は５名エントリーで最多(*7)、数打てば当たる戦略(?)も振るわず、結果は惨敗(7～11位)でした。うち３名(8,9,10位)は、一言で言えば“遅い”のです。
電圧調整法のヒントが仇になったのか、新品乾電池6本フルで遅ければ、調整の余地は無いのです。
そして、とても勿体無いほどに、“余裕たっぷり安定して”ラインを辿るのです。
スピードを上げれば別の課題が見えてくるものの、倍速はいけたはず。
３回とも完走するような安定志向では甘いのです。
１名は上記 4) の問題でした。
唯一、ギア交換まで想定したＯ君も、適正スピードに届いていたのですが、追従性が最後まで整わず、無用なターンを繰り返してリタイア２回、完走した１回もタイムをロスしてしまいました。
初参戦教室として、佐藤も大いに勉強・反省すべき点を突きつけられました。
５年連続進出を果たした新下関教室の塾長も、全国大会では「毎年優勝するあの教室のマシンはどうしたものか…」と考えあぐねる世界です。
奥深きかな、机上論を超えて、教室に蓄積すべきノウハウが厳然と存するようです。
来年以降も挑戦し、強豪教室に成長して参ります。
＜記録＞
・1位…7.84秒（新下関）
・2位…8.59秒（香椎）
・7～10位…12.77～36.15秒（東福間）
*4 赤外線カメラがあれば見えたでしょう。
*5 今年のレギュレーションは、ゴールで旗を立てるまで突っ走れば良いため、他エリアの予選では倍速の6～7秒台が出ているとの衝撃的な速報が前日7/29に入りました。
*6 電池1本分の電圧で大きくパワーが変化しますので、微調整とは言えませんが、減速比の変更が劇的になりがちなのに比べ、調整し易いでしょう。乾電池1.5Vと充電池1.2Vの組み合わせで、4.8V～9Vまで0.3V刻みに調整できますので、走行スピードの変化を把握しておくと良いでしょう。
*7 このことが当教室の最大の価値です！と断言できます。温かいご協力に心から感謝しています。
＜ロボプロコース『不思議アイテム(1)』＞
３ヶ月間のオムニホールロボットを終え、新しいテーマに入りました。１ヶ月目は、マイコンの出力先として、モーターではなく、光と音を出してみます。
自らの手でCG(コンピュータグラフィクス)に触れた瞬間ではなかったでしょうか。
点灯・消灯させるドットを選択するために、中学数学のXY座標系の概念を学び、座標を変えながら繰り返し点灯・消灯する（のを楽にする）ために、for命令文を学びました。
“for(i=0; i<=2; i++) {○○}”と書けば、変数iの値が 0, 1, 2 と変わりながら○○を３回実行し、“for (i=10; i>0; i=i-5) {○○}”なら、i = 10, 5 の順に２回しか○○を実行しませんよ。大丈夫でしょうか。
ナイトライダー(*6)風にも簡単に表示できましたね。
横１ライン分の８つの点を8桁の２進数(01001001など)で表し、これを縦８つ分渡すことで画面表示してくれる関数(*7)を使って、パラパラアニメも制作できました。
２進数01001001に代わり、10進数73としても、16進数49で与えても同じ絵になります。
２進数しか扱えないマイコンへ転送する前(*8)に、01001001に変換されるからです。
つまるところ、10進数(0～9)は人間に好都合な表記法でしかなく、８本足の火星人なら８進数(0～7)を使うかもしれないのです。
16進数(0～F)というのは、２進数4桁分を1桁で書けるので、慣れた人には楽なのです。
８進数も、1桁で２進数3桁分なので、コンピュータの分野ではよく使われます。
２日目は“音”です。
ブザーをつないで、人間の指示に反応できるようタッチセンサーも２個つなぎます。
タッチセンサーの押下状態を判断してLED表示や音を変えるために、if文を使いました。
一方を押すとカウントアップ、他方を押すとカウントダウン、カウント10になるとメロディ演奏など、「○○なら△△する」という条件付き実行には、“if (○○) {△△}”と書きます。
さて、本Arduino環境では、単音ながら、RTTTLフォーマット(*9)による楽譜データを与えて任意のメロディを演奏できます。
次月１日目のテキストに詳細が解説されていますが、RTTTLデータは、"曲名：デフォルト設定：音符列" の３部で構成されます。
スーパーマリオがコインをゲットするような音は、"coin:d=4,o=4,b=200:16b6,8e7" というデータで与えられています。
デフォルト設定 "d=4,o=4,b=200" では、4分音符、オクターブ4、テンポ200が指定され、音符列において特に指定しない限り、この設定が適用されます。
音符列 "16b6,8e7" は、16分音符オクターブ6のシ、8分音符オクターブ7のミ、の順に鳴らします。
即ち、デフォルト設定 "d=4,o=4" は全く効いていません。
ここで、音符列を "c,d,e,f,g,a,b,c5" とだけ記述すると、4分音符で、オクターブ4から“ドレミファソラシド”と演奏されます。
ソ＃（ラ♭）は "g#"、休符は "p" で表します。
付点音符(1.5倍の長さ)は、"c." のように、後に"."を付けます。
２ヶ月目は、音階と周波数の関係や、一次関数のグラフ描画によるCGの基礎を学び、
ゲームパッドで光と音を自在に操るなど、ゲームプログラムの要素に触れます。
*6 人工知能を搭載した喋るスポーツカーが犯罪捜査員マイケルと共に様々な事件を解決するアメリカの1980年代のアクションドラマ。知らない人はYouTubeで。
*7 決まった手順の命令群を１つにまとめて名前を付けたもの。その名前を１回呼ぶだけで複数の命令をまとめて実行してくれるので、プログラムが簡単になる。手続き、サブルーチンとも呼ばれる。
*8 転送してあげる方のPC内部でどう処理されるかは少し難しいので割愛しますが、２進数しか扱えない点は変わりません。
*9 Ring Tone Text Transfer Language（着信音文字列転送言語）の略で、ノキア社が携帯電話の着信メロディを記述するために開発した書式。https://en.wikipedia.org/wiki/Ring_Tone_Transfer_Language
2. 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＞（７月スタートの方を除く）
◎ 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）
〇 上記授業内容を分かるまで音読する
（概ね３年生以上／低学年は補助 or クイズ出題形式で）
〇 SLがレール上を走行するよう改造（１日目）
◎ テキストp.14の空間図形問題にチャレンジ（１日目）
＜ミドルコース＞
◎ 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）
◎ 上記授業内容を分かるまで音読する
◎ テキストp.14の空間図形問題にチャレンジ（１日目）
＜アドバンスコース＞
◎ 上記授業内容を分かるまで音読する
〇 テクニカルコンテスト用ライントレーサに改良し、
速度調整やゴール時の旗揚げ方法を考案する
＜プロフェッサーコース＞
◎ 上記授業内容を分かるまで音読する（該当するテキストページを見ながら）
◎ 好きな楽曲をRTTTLデータで記述し、演奏する
3. [東福間]８月授業スケジュール
・8/ 1 10:00～ ロボ・プロ 第１回・8/ 8 9:00～ 理科実験・中級 第１回
・8/ 8 10:30～ ロボ・ミドル 第１回
・8/ 8 13:30～ ロボ・ベーシック第１回
・8/ 8 18:30～ ロボ・アドバンス第１回
・8/22 9:00～ 理科実験・中級 第２回
・8/22 10:30～ ロボ・ミドル 第２回
・8/22 13:30～ ロボ・ベーシック第２回
・8/22 18:30～ ロボ・アドバンス第２回
・8/30 10:00～ ロボ・プロ 第２回
4. [小倉北]８月授業スケジュール
・8/ 9 10:00～ ベーシック第１回 ＠企画ルーム2・8/ 9 13:00～ 同上(高学年向け) ＠企画ルーム2
・8/23 10:00～ ベーシック第２回 ＠企画ルーム1
・8/23 13:00～ 同上(高学年向け) ＠企画ルーム1
5. ９月授業スケジュール（予告）
[東福間]変則的※に、下記をご提案します。不都合な方は、お早目にお知らせ下さい。
・9/ 5 9:00～ 理科実験・中級 第１回
・9/ 5 10:30～ ロボ・ミドル 第１回
・9/ 5 13:30～ ロボ・ベーシック第１回
・9/ 5 18:30～ ロボ・アドバンス第１回
・9/12 10:00～ ロボ・ベーシック第２回（臨時）
・9/12 14:00～ ロボ・プロ 第１回
・9/26 15:30～ ロボ・プロ 第２回
・9/26 9:00～ 理科実験・中級 第２回
・9/26 10:30～ ロボ・ミドル 第２回
・9/26 13:30～ ロボ・ベーシック第２回
・9/26 18:30～ ロボ・アドバンス第２回
※9/12 福津・宗像地区 土曜日学校
※9/19 ５連休(9/19～23)を考慮
[小倉北]
・9/ 6 10:00～、13:00～ 第１回 ＠和室
・9/20 10:00～、13:00～ 第２回 ＠企画ルーム2
・10/ 4 10:00～ ベーシック第１回 ＠和室
・10/ 4 13:00～ ミドル 第１回 ＠企画ルーム2
・10/18 10:00～ ベーシック第２回 ＠和室
・10/18 13:00～ ミドル 第２回 ＠企画ルーム2
・11/ 8 10:00～ ベーシック第１回 ＠和室
・11/ 8 13:00～ ミドル 第１回 ＠企画ルーム2
・11/22 10:00～ ベーシック第２回 ＠和室
・11/22 13:00～ ミドル 第２回 ＠企画ルーム2
6. ひと言
全国大会について、アイデアコンテスト(ベーシック・ミドル)部門は、名乗りを上げた３名とも、期限内に形にならず、断念。それでも、アイデアを創出することの高度さは、挑戦してみないと分かりません。
普段テキスト通りに造っているだけでは味わえない貴重な経験をした分、一歩リードですよ。
選考作品の凄さにも関心が向くというものです。
テクニカルコンテスト(アドバンス)部門では、東福間教室から５名で予選に参戦しましたが、惨敗でした。授業まとめに報告しておりますので、ご覧下さい。
7. 本部からお知らせ
(1) 8月22日(土)に開催されます全国大会の30分番組をキッズステーションにて放映予定でおりましたが、日時が確定いたしましたので、お知らせいたします。■9月放映枠
9/26（土）14時30分～15時（初回放送）
9/27（日）17時～17時30分（リピート放送）
また、通常ですと、キッズステーションに契約されている世帯に限り視聴ができますが、スカパー、スカパープレミアムサービスで無料視聴もできるようです。
(2) 8月23日(日)全国大会の翌日に、テレビ東京系列６局にて「こども経済TV]という特別番組が放送されますが、そのなかでロボット教室の30秒CMが放送されることが決定いたしました！（初地上波です♪）
東福間・小倉北教室 佐藤
