２．10月の課題
３．９月の解答
４．今後の授業スケジュール
５．お知らせ
1. 10月授業内容
1.0 ＜スタートアップ(全コース)＞
割愛します。
1.1 ＜プライマリーコース『ＳＬロボロコ』＞
割愛します。
1.2 ＜ベーシックコース『ぐるぐる進む君』＞
二足歩行ロボットです。左右の足が交互(こうご)に前後するのだから、歩くのは当たり前？よく考えてみます。
人間やアシモのように、片足を上げながら歩くほど高度ではありませんから、地面についたまま前後に往復(おうふく)するだけの足に前も後ろもなく、その場で足を摺(す)るばかりでうまく進みません(*1)。
１日目のロボットがこの形態(けいたい)であり、あまりスマートな歩みではなかったでしょう。
しかし、人間は、ぶかぶかのスリッパを履(は)いたときでも、摺り足をしながら前に進むことができます。
同じ摺り足の動きで後退することもできます。無意識(むいしき)に何かを切り替(か)えています。
そうです、重心ですね。２日目で、ちょうちんアンコウのごとく頭から生えた角(つの)が、その重心移動メカニズムです。もちろん、付ければいいってものではありません。
角の先に付けたタイヤL（カウンターウェイト＝おもり）に揺(ゆ)り回されるわけですから、足の動きとの同調（タイミング合わせ）を考えないと、逆にバランスを崩(くず)してすぐに転んでしまいます。
しかし、このタイミングは30°単位(*2)で調整できますから、後ろに下がる方の足に重心を傾(かたむ)け、前へ出る方の足を浮(う)かせ気味にすれば、見違えるようにスタスタと歩くことができるように変身します。
その理由を詳しく見てみましょう。
写真のように、ロボットに向かって右側にタイヤLがあるときを考えてみます。タイヤLは黒矢印(↓)の重力を受けています。この重力は、角を伝って、ロボットを右側に倒(たお)そうと作用します。
つまり、向かって右側の足には赤矢印(下向き↓)の力が、左側の足には青矢印(上向き↑)の力が加わり、向かって右側の足は重く、左側の足は軽くなるのです。
左右の足への重みが変わることで、どんな良いことがあるのでしょうか。
写真は、ロボットの左足がめいっぱい前に出て、これから後ろに下がろうとする瞬間です。このとき、左足には赤矢印(↓)の力が加わっているため、床との摩擦(まさつ)力が強く働き、滑(すべ)りにくくなります。
そのため、左足を後ろへ動かそうとする力は、ロボット上体を緑矢印(←)の方へ動かそうとする力となって、前進させるのです。
同時に、軽くなっている方の右足は、床との摩擦力が弱いために、滑りながら前へせり出し、次の一歩に備(そな)えることができます。
もっともっと速く歩かせるために、電圧アップ（電池4→5本）したり、脚(あし)を長くして歩幅(ほはば)を大きく取ったりしてみましょう。すると、安定感がなくなり、上体がヨタヨタに振(ふ)れようとする動きを、強めのカウンターウェイト(*3)でキャンセルし、さらに、足裏(あしうら)を広げて転びにくくします。
または、ラチェット(*4)を知っている人は、スケートのようにスーッと滑らせることも夢ではありませんよ！
二足歩行ロボットというのは、なかなか奥深いテーマなのですよ。
*1 足にグロメットを付けると、後方へ蹴(け)る摩擦力が働き、少し前進するようになりますが、逆に足を前に戻すときには、この摩擦力がじゃまになります。
*2 タイヤLを回す角の根元には、12の歯をもつマイタギアが取り付けられており、これが別のマイタギアと噛(か)み合って回されています。つまり、噛み合わせを１つずらして取り付けるということは、角度にして 360÷12＝30°ずつ変更できるということですね。
*3 てこの原理により、重いほど、角を長くするほど効(き)く。
*4 一方向へのみ回転させる機構。ミドルコース『ロボワーム』を参照。
1.3 ＜ミドルコース『ロボワーム』＞
見た目は３輪バイクのようですが、尺取り虫（シャクトリムシ）をモチーフにしたロボットです。１日目では、前輪の付いたロッドを前後に往復させています。
この動きは、クランクというリンク機構を用いて、モーターの回転運動を往復運動に変えて実現しています。
しかし、ロッドの往復に合わせて、前輪は前後に転がるだけであり、推進力とはなりません。
ところが、ただ１点の部品（ペグS）を装着するだけで、見違えるほど前進するように変わります。
ラチェットという機構で、一方向への回転のみを許し、反対方向へは回らない仕掛けです。
皆さんの身近なところでは、自転車のペダル（正確にはチェーンで駆動される後輪のハブ内）に使われており、前方向にはしっかり噛み合って回転を伝えますが、逆方向にはチッチッチと音を立てて空回りする仕組みにより、ペダルを休めても車輪は回り続けることができます。
写真は、後輪ハブ（車軸部分）を分解したものです。大きな力に対応できるよう、ギアの周りにラチェットが３つ付いていますが、基本的な仕組みは、ギアMとペグSの噛み合わせ方と同じです。
このラチェット機構を実現するために、前輪に重ねたギアMの歯にペグSの角を当てました。
すると、ロッドの往復に合わせて、前輪と後輪が交互に前へ転がることを繰り返し、本体が前進するようになりました。
まるで、尺取り虫が胴体を曲げたり伸ばしたりして進む様子です。
後輪が前へ転がるのは、ロッドが後ろへ戻る際に前輪が逆回転しないようロックされ、本体（と一体化した後輪）が前輪に引っ張られるようになったためです。前輪が前へ転がる際は、本体（および後輪）は止まったままか、むしろ反動で少し後退します。
２日目に、後輪にも同様に往復するロッドとラチェットを組み付けました。これで、後輪の後退も防げるようになり、推進効率が上がりそうです。
前輪と後輪のロッドが往復するタイミング（のズレ）は自由に変更できますが、一番スムーズに前進するタイミングはどのようなものでしたか？どうあがいても（前後のロッドで漕ぐタイミングがどんなでも）、前後輪ともラチェットを付けて後退を阻止(そし)するのだから、１日目（前輪ラチェットだけ）のロボットよりは前に進みやすくなると思うでしょう？
ところが、ロボットを横から見て、前後のロッドがハの字形に開いたり閉じたりするようなタイミング（前後クランク位相差0°）が最も優れます。同じ向きに前後するようなタイミング（位相差180°）でクランクに取り付けると、恐ろしく推進効率が下がり、ちょっとの坂道でも上れなくなります(*1)。
クランク位相差90°では、その中間といった感じです。
何故でしょうか？
これは“スケーティング”の要領に似て、先行する前脚と、蹴り出す後ろ脚の機能分担ができるからです。
人間が歩けるのも、尺取り虫が進めるのも、地面を捉(とら)える後部があってこそ、前部が地面上を浮いて（または滑るように）進めるわけです。
だって、両脚を揃えて前後させようとしても、上体が前後に傾くだけで、何を支えにして進めと言えるでしょうか？
『ロボワーム』のように２本脚が前後に付いていても、同じことです。
尺取り虫は知っているのでしょうか。
１日目と２日目の推進効率の違いを１ｍ走で計ってみましょう。
最速タイムは、１日目のマシンで4秒以下、２日目で2秒以下と、見事に倍速になります。これは見た目にもかなり速いです。
もちろん、脚を長くしたり、タイヤの回転を滑らかにしたり、ラチェットの当たり具合を調整したり、最後までスピードを追求した改造マシンでの成績です。
そうでなければ、およそ半分ほどのスピードになります。
*1 平坦なら少し進みますが、本体を前後に振る“反動”で動いている程度で、後ろに下がったとしても不思議ではありません。
しっかり造れば 15°くらいの坂道（かなり急！）でも上れます。
1.4 ＜アドバンスコース『ドレミボット①』＞
《下記を参照下さい》
http://robocobo.sakura.ne.jp/blog/robot/adv1-1710.pdf
1.5 ＜プロ１年目コース『リンクロボット①』＞
Autumn(秋)タームとして、多脚リンクロボットを製作し、プログラム制御するまでの３ヶ月が始まりました。
脚がうにょうにょ動き、にょろにょろ走り回る姿態を空想して、否応無しに期待感が高まります。
１ヶ月目は、２本１組の脚リンクから組み立てていきます。１組２本の脚だけでも、うねうねと有機的な動きを見せます。
これが６組１２本も組み合わさるとなれば、それは壮麗なのか、不気味なのか、いずれにせよ楽しみです。
図面や説明文の読解、パーツの向きや重ねる順番の照合、ネジやナット締め等、単体でも苦労する脚リンクを複雑に組み合わせるのですから、
空間認知、合理的思考、工作的センス（力加減、器用さ）に始まる、あらゆる能力を総動員して完成せねばなりません。
過去にも、大半の生徒さんが授業時間内には終わらず、家庭で進めて完成しても動かないか、動きがギクシャクしたり、自己分解してしまったり…。組み立てミスも続出するような代物です。
２日目に、マイコンボードや無線モジュールを搭載し、モーターを回して脚の動きをチェックするところですが…手順を誤った脚の組み直しに迫られ、ほぼ間に合ってませんね。
完成すると、苦労の甲斐あって、その動きは有機的というか、節足動物的というか、初めて目にする者をゾッとさせる異様さがあります。
非日常性を奏するには十分過ぎるインパクトです。
次月では、コントローラーとプログラムを使って、思い通りにロボットを操縦します。
1.6 ＜プロ２年目コース『センサーロボット①』＞
いよいよ、2年目コースに突入です！
2年目コースも、エンジニアの卵に知っておいて欲しいエッセンスが色濃く詰まっています。
これから３ヶ月で学習する『センサーロボット』は、1年目のオムニホイールロボットに、1年目の超音波センサー2個とカラーセンサーを取り付けたものです。表示部の8×8ドットLEDマトリクスだけ、2年目パーツから7セグメントLED(*1)を取り出して代用したように見えますが、中身が大事ですよ。
中身とはプログラムですね。少ない感覚器官や肢体のロボットでは、それをどう使いこなすかが重要です。1年目のプログラミングではまだまだ、これらのセンサーを複合的に使いこなせていません。
元来、思い込みや勘違いだらけの人間に、一縷(いちる)の誤りも許されないプログラミングは向いていません。
今のところ、他にやる主体が無いので、その中で、比較的向いている人や、好きな人がやっているだけです。
プログラムには間違い（バグ）が付き物です。
それどころか、正しいプログラムにすら、それを読む人間（それを書いた張本人すら）が誤った解釈をし、誤った改造（バグ）を入れます。
もう、どうしようもないですね、人間は。
だから、パソコンやスマホのOSもアプリも、アップデートだらけですね。数学と異なり、間違いは仕方がないものとされています。
しかし、それでも、品質を向上させる方策は必要です。その一つが「フローチャート（流れ図）」なのです。
やはり、文章（プログラム）と図（フローチャート）の直感的理解度・スピードは桁違いです。
書くべき作文の構想を練るときに、短い言葉で流れ図のようなメモを書くのと同じで、全景や過不足が把握しやすくなります。
一人でプログラミングする際は、このフローチャートを描くことが億劫で、ついサボりがちなのですが、およそ３ヶ月後の自分を苦しめます。
それ以上に、他人が製作し、自分とは異次元の設計思想に従った機械やプログラムをメンテナンスすることほど、苦労するものはありません。
そんなときに、設計図やフローチャートがあることでどんなに救われるか、どんなに嬉しいものか、計り知れません。
そんな見方を味わうことになるモノです。
テキスト以上の詳細な解説はナンセンスにつき割愛しますが、各種のセンサー動作プログラムを試しながら、せっかくのフローチャートを参考に、少し高度化したプログラムの流れを把握し、いろいろ弄(いじ)ってみてください。
*1 通称「7セグ」で、7本の棒で数字を表示するデジタル表示器のこと。
これを先進性の象徴として多用した映画『バック・トゥ・ザ・フューチャー』世代のオジサンは今でもロマンを感じますが、高解像度ディスプレイが当たり前になった現代っ子には、ローテクの象徴のように見えるのでしょうか。
2. 10月の課題
＜スタートアップ(全コース)＞
特にありません
＜プライマリーコース＞
- オリジナル図形プリント
http://robocobo.sakura.ne.jp/blog/HW/RobotP2110-Q.pdf
＜ベーシックコース＞
- 上記授業内容を精読する（概ね３年生以上／低学年は補助の下で）
- オリジナル課題プリント（３面図＋設問）
http://robocobo.sakura.ne.jp/blog/HW/RobotB2110-Q.pdf
＜ミドルコース＞
- 上記授業内容を精読する
- オリジナル課題プリント（３面図＋設問）
http://robocobo.sakura.ne.jp/blog/HW/RobotM2110-Q.pdf
＜アドバンスコース＞
- オリジナル課題プリント（見取図＋設問）
http://robocobo.sakura.ne.jp/blog/HW/RobotA2110-Q.pdf (来月まで分)
＜プロ１年目コース＞
- リンクロボット製作を完了する
＜プロ２年目コース＞
- 上記授業内容を精読する
3. ９月の解答
＜プライマリーコース＞
http://robocobo.sakura.ne.jp/blog/HW/RobotP2109-A.pdf
＜ベーシックコース＞
http://robocobo.sakura.ne.jp/blog/HW/RobotB2109-A.pdf
＜ミドルコース＞
http://robocobo.sakura.ne.jp/blog/HW/RobotM2109-A.pdf
＜アドバンスコース＞
http://robocobo.sakura.ne.jp/blog/HW/RobotA2108-A.pdf
4. 今後の授業スケジュール
◆1月は一週ずつ遅れます。
――――――――――【佐藤教室長】――――――――――
［東福間］第1・3土原則<学習ルームでこぼこ>
- 13:30～ ベーシック／プライマリ
- 15:30～ ミドル
- 17:30～ アドバンス
⇒ 11/6, 20, 12/4, 18, 1/8, 22
［中間］第2・4土原則<なかまハーモニーホール>
- 13:30～ ベーシック／プライマリ
- 15:30～ ミドル
- 17:30～ アドバンス／ロボプロ
⇒11/13 第1回 3F会議室2
11/27 第2回 3F会議室2
12/11, 25, 1/15, 29
［小倉北］第1・3日原則<ムーブ>
- 10:30～ ベーシック／プライマリ
- 13:00～ ミドル／ロボプロ
- 15:00～ アドバンス
⇒11/ 7 第1回 5F小セミ
11/21 第2回 4F和室・工芸室
12/5, 19, 1/9, 23
――――――――――【中野教室長】――――――――――
［八幡東］第1・3土原則<レインボープラザ4F>
- 13:30～ ベーシック／プライマリ
- 15:30～ ミドル
- 17:30～ アドバンス
⇒ 11/6, 20, 12/4, 18, 1/8, 22
［小倉南］第2・4日原則<総合農事センター2F>
- 10:30～ ベーシック／プライマリ
- 13:00～ ミドル
- 15:00～ アドバンス
⇒11/14, 28, 12/12, 26, 1/16, 30
5. お知らせ
1) X'masツリー2021 電子工作講座 11/23(火・祝)🕯もういーくつねるとー クリスマス～♪
🎄クリスマスツリー形基板に好きな色のLEDをはんだ付けして、オリジナルツリーを飾りましょう。
８通りの点灯パターンで、年末のクリスマスを彩りましょう。
かわいい植木鉢のUSB電源だから、夜通しキラキラ✨灯してくれますよ。
在庫限り、６組限定です❣
練習もやりますので、初めてのはんだ付けでも安心してご参加ください。
【チラシ(配布しません)】
http://robocobo.sakura.ne.jp/blog/lab/XmasTree-2021.pdf
【講座名】
オリジナル電子工作『X'masツリー2021 はんだ付け講座』
【内容】
はんだこてを使って、電子部品のはんだ付け作業を練習した後、
常灯LEDクリスマスツリーを製作して持ち帰ります。
【講師】中野・佐藤
【会場】北九州パレス(勤労青少年文化センター) 2F 第2会議室
【時間】11/23(火・祝) 9:30～11:30 (2時間)
【対象】ロボット教室生・お友達 小3～ 6組(ご家族2名まで同伴可)
【参加料】
5,500円（受講料3,300＋材料費1,650円＋はんだセットレンタル代550円）
＊はんだセット持込可（-550円／申込時お伝え下さい）
【申込方法】メールにてお申込み下さい。11/9〆切・先着順です。
【申込条件】
- はんだセット持込品(こて・台)に不備がある場合は、レンタル品を使用頂きます。
- 原則として、12月お引落し額（1月分）に加算して徴収させて頂きます。
キャンセル・欠席により空席が発生した場合は返金できません。
（キットと製作テキストのみお渡しします）
2) IchigoJamミニゲームプログラミング『なわとび さっちゃん』終了
10/31(日)北九州パレスにて、7組の方に参加頂きました。
プレイヤー(さっちゃん)を操作して、ロープに引っ掛からないようジャンプするアクションゲームをプログラミングしました。
ロープの往復や、ジャンプ動作のコーディング方法にもいろいろありましたね。
最後は、景品のゲーム満載メモリ(EEPROM)を懸けて、なわとび成功回数を競いました。
君たちのゲームさばき能力を先生が甘く見ていて、優勝が３人も出ちゃいましたね。
3) 11月景品交換会
3ヶ月毎の宿題ポイント交換会を下記授業日に開催します。
ポイントカードを忘れずに、早めに来て下さい。
［東福間］11/20
［八幡東］11/20
［小倉北］11/21
［中 間］11/27
［小倉南］11/28
4) ９月課題 高得点者 []内は教室と学年
◆プライマリ【14名平均 図形4.6】
5点…福永[東福間1], 藤原[八幡東1], 翁[小倉北2], 土屋[小倉北1], 丸吉[小倉北1], 宮田[小倉北2], 矢吹[小倉北 年長], 有松[小倉南2], 原[小倉南2], 眞所[小倉南2]
◆ベーシック【17名平均 図面3.3＋設問1.7＝5.0】
10点…なし
9点…柴田[小倉北4]
8点…渡辺[小倉南4]
7点…栗本[小倉南2]
◆ミドル【18名平均 図面3.1＋設問2.1＝5.2】
10点…なし
9点…なし
8点…柴田[小倉北4], 林田[小倉南4]
7点…小牧[小倉南5]
◆アドバンス【5名平均 図面7.4＋設問4.5＝11.9】
14点…宮尾[八幡東8], 中村[小倉北7]
東福間・中間・小倉北教室 佐藤 / 八幡東・小倉南教室 中野
