2020年4月21日火曜日

2020年4月報

1.4月授業内容
2.4月の課題
3.3月の解答
4.今後の授業スケジュール
5.お知らせ
6.コロナウイルス趨勢に対する教室の見解


1. 4月授業内容


1.0 <スタートアップ(全コース)>

1.1 <プライマリーコース『ロビット』>


 割愛します。


1.2 <ベーシックコース『ロボート』>

1.3 <ミドルコース『あがってゴーゴー号』>


 《下記を参照下さい》
  https://higashi-fukuma-robot.blogspot.com/2018/10/

 ≪『ロボート』お詫び≫
  オールでのボート漕ぎに働く「てこの原理」について、テキストp.23や巷では全て、栓抜きと同じ「第2種てこ」とされていますが、誤りです。
  オールでのボート漕ぎは、シーソーと同じ「第1種てこ」と考えるのが正しいです。ボートを進ませるのは、水面(作用点)からボート(支点)に返ってくる反力です。

         | ボート | ←→ 水面
  × 第2種てこ【力点 ― 作用点 ― 支点】
  ○ 第1種てこ【力点 ― 支点 ― 作用点】


1.4 <アドバンスコース『コピーロボット(1)』>


 《下記を参照下さい》
  http://robocobo.sakura.ne.jp/blog/robot/adv1-1804.pdf




1.5 <プロ2年目コース『不思議アイテムII(1)』>


 2年目コース春の3ヶ月タームに入りました。外付けの電子回路をプログラミングで操ります。

 これまでも、マイコン(頭脳)の外側にある、モーターやLED表示器などの出力デバイス(手足)、タッチセンサーなどの入力デバイス(感覚)をプログラム制御してきました。

しかし、それらは、単体で所望の入出力デバイスとして機能する完結品で、ハードウェア的作業としては“つなぐだけ”でした。
ここで、もっと、自ら回路を設計し、動かすためのロボット実装スキルを学び始めましょう。

 1日目は、電子工作において最も基本的な部品である、LEDと抵抗を使っての点灯実験です。
回路の土台としては、実験やプロトタイピング(試作)に便利なブレッドボードを用います(*1)。

LED(Light Emitting Diode,発光ダイオード)も、点けるだけなら豆電球同様、マイコンは要りませんね。
しかし、小学校理科に登場しない、下記の知識が必要です。
・LED電極には極性(+/-)がある
・過大電流で切れやすいので、保護抵抗を入れる(*2)
・保護抵抗の値を大きくするほど電流が絞られ、暗くなる

マイコンなら、点滅を制御できますね。
8番ピンに繋いだLEDを1秒間だけ点灯するなら、下記のようなプログラムになります。

  pinMode(8, OUTPUT);    //8番ピン出力モード設定
  digitalWrite(8, HIGH); //8番ピンON
  delay(1000);          //そのまま1000ms放置
  digitalWrite(8, LOW);  //8番ピンOFF

たったこれだけで!
お、面白い…。マイコンには“手足”をたくさん繋げられます。
LED本数を増やして、流れるイルミネーションに挑戦です。

 しかし、LED本数に比例して、プログラム行数が増えていきます(*3)。
LED3本を0.5秒毎に順次点灯・消灯させるだけで、下記になります。

  pinMode(6, OUTPUT);    //6番ピン出力モード設定
  pinMode(7, OUTPUT);    //7番ピン出力モード設定
  pinMode(8, OUTPUT);    //8番ピン出力モード設定
  digitalWrite(6, HIGH); //6番ピンON
  delay(500);            //そのまま500ms放置
  digitalWrite(7, HIGH); //7番ピンON
  delay(500);            //そのまま500ms放置
  digitalWrite(8, HIGH); //8番ピンON
  delay(500);            //そのまま500ms放置
  digitalWrite(6, LOW);  //6番ピンOFF
  delay(500);            //そのまま500ms放置
  digitalWrite(7, LOW);  //7番ピンOFF
  delay(500);            //そのまま500ms放置
  digitalWrite(8, LOW);  //8番ピンOFF

8~10本ともなると、とんでもない量になりました。
点灯パターンを作るのも変更するのも大変な労力です(*4)。
こんなやり方で、キャラクタが跳び回るゲームなぞ作れる訳がないですね。

for文を使って書き直します。

  int n;  //整数型変数n宣言
  for(n=6; n<=8; n++) {    //n=6, 7, 8
    pinMode(n, OUTPUT);    //n番ピン出力モード設定
    digitalWrite(n, HIGH); //n番ピンON
    delay(500);            //そのまま500ms放置
  }
  for(n=6; n<=8; n++) {    //n=6, 7, 8
    digitalWrite(n, LOW);  //n番ピンOFF
    delay(500);            //そのまま500ms放置
  }

このプログラム行数は、LEDが3本でも10本でも変わりません。“繰返しパワー”ですね!

 さて、時間制御プログラムを走らせて眺めているだけでは飽きますので、もっとインタラクティブ(interactive,人間の操作が関わる)な電子回路にしましょう。
ゲーム機に近づきます。

タクトスイッチ(押しボタン)を押している間だけLED点灯させます。
“フツー”のスイッチですね。マイコン要らず、簡単です。
回路の実装も動作も予想の範囲内で、感動もありません。

 では、同じスイッチを使って、押すとLEDが消える回路を作れるでしょうか。
動作が逆なだけなのに、難しいですね。途端に電気回路の知識が必要になります(*5)。

しかし、「私がスイッチを押したら消して」と誰かに申し付ける方法もあります。
if文を使って、マイコンにやらせましょう。

  pinMode(5, INPUT);      //5番ピン入力モード設定
  pinMode(8, OUTPUT);      //8番ピン出力モード設定
  if( digitalRead(5) == HIGH ) {  //もし5番ピンに入力(スイッチ押下)あれば
    digitalWrite(8, LOW);  //8番ピンOFF(LED消灯)
  } else {  //さもなければ
    digitalWrite(8, HIGH); //8番ピンON(LED点灯)
  }

これは凄いフリーダムです。自分専属の執事を従えたようなものです。
繰返し命令や時間命令を組み合わせれば、押している間だけ消すのも、1回押せば永遠に滅すのも、暫くして復帰するのも、フラッシュ明滅するのも、5分であらゆるスイッチに変身できます。
スイッチ1個でLED3本を同期させるも、時間差でアニメーションさせるも、スイッチ3個で暗号キーを照合させるも、“神”となった君の手中です。

 緑色LED3本の代わりに、フルカラーLEDのR,G,B端子を差せば、“光の3原色”の組合せで、2×2×2=8色(デジタルRGB)表現できます。
digitalWrite(8, HIGH) に代わり、analogWrite(8, 128) と書けば、8番ピンの色を50%(128/255)に落とすなど、256×256×256=1677万色(アナログRGB)表現が可能になります(*6)。

 光に飽きたら、音です。
tone(A5, 440, 2000) と書き直し、A5ピンにスピーカを繋げば、440Hzの“ラ”が2秒間鳴ります。タクトスイッチは、もう、電子ピアノの鍵盤なのです。

まさに全能です。マイコンなしで電子回路の機能を変更するのは、大変な手間なんですよ。


*1 電子部品の抜き差しが自由で、はんだを使わず、差し込むだけで部品同士を接続できるため。

*2 順(電流が流れる)方向に電圧を上げていくと急激に流れ始めるダイオードの一般的な性質により、焼損しないよう、電源と直列に100~1kΩを入れます。

*3 いや、可能な点灯パターンは爆発的に増えます。「指数関数的に増大する」と表現します。

*4 「コピペのプロになる!」なんて、末恐ろしいことを言わないように…。

*5 かように、マイコンを使わず、要素的な電子部品(受動素子)だけで機能(受動回路)を設計する方が、高度な知識や経験を必要とする面もあります。
「江戸時代のからくり人形より、現代のロボットの方が簡単」とも言えます。

*6 パソコンやテレビと同じ“フルカラー”と称される色数ですが、あくまで机上の計算値であり、電圧に対するLED輝度の非線形領域の使用により、そこまでの再現性はありません。
 また、デジタル回路の塊であるマイコンには、真のアナログ信号は扱えないので、PWM制御(1年目1月)により擬似的にアナログ電圧(各ピン256階調)を生成しています。


2. 4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/RobotP2004-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/RobotB2004-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/RobotM2004-Q.pdf

 <アドバンスコース>
  - 上記授業内容を精読する
  - オリジナル課題プリント(見取図+設問)
  http://robocobo.sakura.ne.jp/blog/HW/RobotA2004-Q.pdf
  (4月より1ヶ月目配信に変更します/2ヶ月目はありません)

 <プロ2年目コース>
  - 上記授業内容を精読する(該当テキストページを見ながら)
  - タクトSW7個で“ドレミファソラシ”7音の電子ピアノ[ElectroPiano1改](第2回テキストp.20~21)を完成させる

  《ハイレベル挑戦》タクトSW4~7個で8音以上の電子ピアノを設計・実装する
  【ヒント】片手5本の指を使った2進法でいくつまで数えられたかな?
       必ずしも2進法に則る必要はない


  - 音のみで出題し、対応するSW4~7個(鍵盤)で回答チェックする『音当てゲーム機』に改造する

  《ハイレベル挑戦》LEDも光らせ、直ぐに対応するSWを押さないと終了する『モグラ叩きゲーム機』を製作する
  【ヒント】random(5, 12) で 5~11の乱数を出せる
       7ピンを共用(入出力切替)すればLED7個+SW7個も可能であるが、回路とプログラミングが難しいので、LED出力4ピン+SW入力4ピンで考える



3. 3月の解答


 <プライマリーコース>
  http://robocobo.sakura.ne.jp/blog/HW/RobotP2003-A.pdf
 <ベーシックコース>
  http://robocobo.sakura.ne.jp/blog/HW/RobotB2003-A.pdf
 <ミドルコース>
  http://robocobo.sakura.ne.jp/blog/HW/RobotM2003-A.pdf
 <アドバンスコース>
  http://robocobo.sakura.ne.jp/blog/HW/RobotA2003-A.pdf


4. 今後の授業スケジュール


◆5月は一週ずつ遅れます(小倉南を除く)。
◆【真鶴会館】小倉北区真鶴1-5-15(施設駐車場あり)
◆【折尾商連会館】八幡西区折尾3-1-32(施設駐車場なし)


――――――――――【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

 ⇒ 5/9※, 23※,  6/6, 20,  7/4, 18

 ※5月は一週ずつ遅れます。


[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

 ⇒5/16※第1回 【折尾商連会館】2F
  5/30※第2回 【折尾商連会館】2F
  6/13, 27,  7/11, 25

 ※5月は一週ずつ遅れます。
 ※ハーモニーホール休館につき【折尾商連会館】で開催します。


[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2年目
   - 15:00~ アドバンス

 ⇒5/10※第1回 北九州総合労働会館【真鶴会館】4F
  5/24※第2回 北九州総合労働会館【真鶴会館】3F
  6/7, 21,  7/5, 19

 ※5月は一週ずつ遅れます。
 ※ムーブ休館につき【真鶴会館】で開催します。


――――――――――【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

 ⇒5/ 9※第1回 北九州総合労働会館【真鶴会館】4F
  5/23※第2回 北九州総合労働会館【真鶴会館】4F
  6/6, 20,  7/4, 18

 ※5月は一週ずつ遅れます。
 ※レインボープラザ休館につき【真鶴会館】で開催します。


[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

 ⇒5/10※第1回 北九州総合労働会館【真鶴会館】4F
  5/24※第2回 北九州総合労働会館【真鶴会館】3F

  6/14, 28,  7/12, 26

 ※5/31→24へ戻しました。
 ※農事センター休館につき【真鶴会館】で開催します。


5. お知らせ

1) 映像授業のYouTube配信
 休講で授業に参加できない生徒さんのために、本部による映像授業が4/23(木)~YouTube配信されました。

 4月の配信内容はベーシックコース『ロボート』1回目・2回目分。
 第一弾は試験的な取り組みとして、ロボット教室生はもちろん、どなたでも無料で視聴可能です。
 詳細はこちらのHPお知らせ欄よりご確認下さい。https://kids.athuman.com/robo/news/

 ≪直リンク≫
 ・1回目 基本製作 https://youtu.be/NiOJBD8Pz7s
 ・2回目 応用編  https://youtu.be/f-w_DKGqScE
 ≪お詫び≫
  オールでのボート漕ぎに働く「てこの原理」について、テキストp.23や動画では、栓抜きと同じ「第2種てこ」で解説されていますが、誤りです。
  オールでのボート漕ぎは、シーソーと同じ「第1種てこ」で考えるのが正しいです。ボートを進ませるのは、水面(作用点)からボート(支点)に返ってくる反力です。
         | ボート | ←→ 水面
  × 第2種てこ【力点 ― 作用点 ― 支点】
  ○ 第1種てこ【力点 ― 支点 ― 作用点】

 5月以降は、状況に応じてロボット全コースの配信など、方向性を計画して参ります。


2) 課題プリントのコンビニ印刷[再掲]
 ユーザー番号「DA2XCQKMNP」にて印刷できます。

 <ローソン・ファミリーマート手順>
 https://networkprint.ne.jp/sharp_netprint/ja/howto_doc_convini.aspx

 <要約>
 1.「ネットワークプリント」を選択
 2. ユーザー番号「DA2XCQKMNP」を入力
 3.「文書プリント」を選択
 4. 所定コースの課題PDFのみ印刷
 (「カラー」「両面印刷/横とじ」を推奨)


3) 課題プリントの印刷/提出ルール[再掲] ※重要ポイント

 ・当月の課題プリントは2回目の授業日前後(月報より前)にメール配信します
 ・印刷はモノクロで問題ありませんが、カラーを推奨します
 ※なるべく両面印刷で、片面2枚の場合は「必ずホチキスで綴じて」下さい
  裏面には記名欄がなく、別紙では採点/返却できません
 ※提出期限は「次月(アドバンスは偶数月)1回目の授業日まで」とします
 ・提出者には従来通り採点して返却します
 ・点数分のポイント色カードを進呈し、3ヶ月毎の景品交換に使います
 ※正式な解答は「次月の課題プリント配信で公開」します
 ・自主性に任せ、強制しません


4) 5月景品交換会の延期
 3ヶ月毎の宿題ポイント交換会の月ですが、(物を媒介した)接触感染を避ける為、感染症が収束するまで延期します。


5) 3月課題 高得点者
 4月臨時休会の為、集計を中止しました。


6. コロナウイルス趨勢に対する教室の見解


 “【速報】新型コロナ、○○県初の死者”など、不安を煽る連日のマスコミ報道が酷く、非情で頼りない政策も人々の免疫を下げているように思えます。

ロボット教室では科学を学んで頂いていることもあり、正しくリスク評価させる意図の無いニュースに惑わされず、科学的考察に基づいて行動され、過剰に恐れないで頂きたいと考え、この記事を起こします。

 爆発的感染などと煽っていますが、強権発動できない日本においては、ワクチンの無い疫病の水際作戦に失敗した時点で、感染者が指数関数的(倍々ゲーム)に増えていくのを当然に予見し、早期に病床数の不足を対策して欲しかったところです。

‐ 徹底的に医療対策を施して、経済を持続させるか
‐ 徹底的に休業要請して補償するか
どちらともなく右往左往する頼りなさが批判の的でしょう。

 幸い、初動が遅れたにも関わらず、先進諸国(都市国家を除く)の中では日本だけが有意に低い増加曲線を描き、「ジャパン・パラドックス」と称されています。

◆ジャパン・パラドックス考察記事
『新型コロナウイルス【未来のシナリオ1/2】なぜ日本では感染者と死亡者数が低いのか?』
 ドン山本
 https://ceburyugaku.jp/131776/

◆各国の100人目以降の累積患者数;4/21現在
 John Burn-Murdoch
 http://robocobo.sakura.ne.jp/blog/net/CoronaCases-20200421.jpg

◆各国の10人目以降の累積死者数;4/21現在
 John Burn-Murdoch
 http://robocobo.sakura.ne.jp/blog/net/CoronaDeaths-20200421.jpg

理由は解明されておりませんが、免疫学的・衛生学的に強い相関関係が指摘されておりますので、欧米に倣った悲観的予測や対策では、非科学的・非社会的な不利益行動を招く恐れがあります。

 一方で、各国のピークアウトが見え始めたのに対し、日本では自粛要請も虚しく、感染者数・死者数の増加率は衰えず、未だ収束が読めません。
つまり、2段階の要請(休校、緊急事態宣言)でも鈍化が認められず、自然な対数的増加を続けています。

このことから、自粛の効果がないか、もしくは相殺要因(逆効果)が存在している可能性にも踏み入って再考すべきでしょう。
相殺要因の代表が、家庭内感染(⇔院内・園内感染)で、感染拡大の主因になりつつあります。

加えて、マスク着用・3密回避という「飛沫感染」対策で安心し過ぎている風潮にも落とし穴があります。
もっと、物の表面(体・マスクを含む)や食品を介した「接触感染」の経路を意識して、手指・ドアノブ等のアルコール消毒や外出後の入浴、商店でのマナー向上、食卓での惣菜の取り分けに努める必要がありそうです。

また、危ないのは高齢者が殆どで、主に経済活動を率いる壮年層や、教育を受けるべき若年層へのリスクはかなり低いと認めるならば、
「なるべく高齢者を隔離・保護して、経済・学校を回す」ことも社会的損失を最小化する為の正義たり得る中、「休校で子供と祖父母の接触密度が増す」という心配な事態も許しています。

 「そもそも感染拡大はいけないのか?」という論点については下記《感染症対策のジレンマ考察記事》が参考になります。

◆感染症対策のジレンマ考察記事
『感染症の基本法則とパラドックス』
 経済産業研究所 上席研究員 関沢 洋一
 https://www.rieti.go.jp/jp/columns/a01_0567.html


 今日までSNSやブログに流れる様々な意見を読んできましたが、世論は、
  A. 楽観者「騒ぎすぎ! 経済を回せ!」
  B. 悲観者「コロナは怖い!自粛せよ!」
  C. 条件付き楽観・悲観者「医療体制や休業補償の次第で…」
に分かれ、AはBに、BはAに聞く耳を持たない傾向が見られます。

教室としてはAであり続けたいと願いましたが、医療危機・緊急事態宣言ともなると、
Cの立場で民主主義政策に協力する必要性も高まりますし、
今後のRNA変異によってBに意見がシフトする可能性もあります。

科学的にも不明点や不確定性が、社会政策的にも未踏の問題があって当然ですから、初志貫徹とばかりに立場を固辞するのも個人的・政治的な失策を長引かせ、無用な犠牲を多くしかねません。

 実際のところ、あまり私達がコロナウイルスを心配しないで済むのは、「いざとなったら病院が最善を尽くして助けてくれる」からですね。

感染医療従事者の激務に深く感謝すると共に、5月再開に期待を込め、関沢氏の言葉を借りて〆め括ります。

「私のような中年男性、さらにもっと年齢の高い人々にとっては、今は感染から逃げる合理的な理由がある。
 ただ、ワクチンか大規模感染によって集団免疫ができない限り現状が改善される見込みは乏しく、いつまでも感染から逃げるのは難しいと思うので、新型コロナウイルス対応の医療資源のキャパシティを速やかに増強して、安心して感染できる状況に移行できることを望んでいる。」


――――《参考》概数データ(今年分は教室独断の予測)――――

 感染症への罹患および対策と関わりの深い危険因子について、
危険度を推し量る上で最も客観的な指標である「死者数」で比較しています。
(あくまで日本国内において/医療破綻しない場合)

◆危険因子別(年間)

【インフルエンザ(例年)】
‐感染者数 1千万(感染率 10%)
‐死者数  1万 (致死率 0.1% ※1)
‐死亡率  0.01%

 ※1 直接・間接を問わずインフルエンザ起因による「超過死亡」基準

【新型コロナ(予測)】
‐感染者数 ~5万(感染率 0.05%)
‐死者数  ~500(致死率 1% ※2;インフルの10倍 @50代)
‐死亡率  0.0005%(インフルの1/20)

 ※2 高齢者が多く(60歳以上が7割弱)、より3密、治療が遅れたダイヤモンドプリンセス号で1.8%(4/14付13/712)

【交通事故】
‐負傷者数 50万(負傷率 0.5%)
‐死者数   3千(致死率 0.6% ※3)
‐死亡率  0.003%(コロナの6倍)

 ※3 “交通事故ワクチン”も無くコロナ相当か


◆例年との比較(年間)

【例年】
‐インフル死者数 1万(30%)
‐自殺者数    2万(61%)
‐交通事故死者数 3千(9%)
      計  33,000人

【今年(予測)】
‐インフル死者数 2千( 6%;例年インフルの1/5 ※4)
‐コロナ死者数 ~500(~2%;例年インフルの1/20)
‐自殺者数   ~3万(~87%;経済苦で↑)
‐交通事故死者数 2千( 6%;外出自粛で↓)
      計 ~34,500人

 ※4 初期の低毒性S型コロナ蔓延がインフルエンザを抑止した可能性


東福間・中間・小倉北教室 佐藤 / 八幡東・小倉南教室 中野

2020年3月30日月曜日

2020年3月報

1.3月授業内容
2.3月の課題
3.2月の解答
4.今後の授業スケジュール
5.お知らせ


1. 3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『のびーるハンド』>


 割愛します。

1.2 <ベーシックコース『ロボリン君』>


 第5回アイデアコンテスト全国大会(2015年)ミドルコース最優秀賞作品(当時小3)がベースの、ボウリングロボットです。

 最優秀賞作品とは言え、書くべきことは特にないです。(このロボットだけは…)

モーター軸が直接、腕(うで)に見立てたLロッドを回すだけですので、ギアトレーンも動力リンクも、何もなし。

 デザイン性は秀逸(しゅういつ)ですので、雰囲気(ふんいき)は満点です。
これはもう、ボウリング大会で盛(も)り上がるしかありません。
緊張感(きんちょうかん)を出すべく、先生の司会により全員一斉に投球します。
下記のレギュレーションにて点数を競いました。

1) ピンはピニオンギアうす + シャフト3ポチ
2) ピン数は5本(前2本+後ろ3本のレイアウト)
3) ピン位置はスコアボード前4ポチ分の範囲(はんい)内
4) ボールはマイタギア2個をくっつけた大きさまで(テキストp.14)
5) 2投球×5フレーム(ストライク1回につき飴玉1個ゲット)(*1)

 25点満点で優勝する人、1~2点で終わる人など、さまざま。
何ゲームやっても、あまり変わりません。偶然(ぐうぜん)や運だけではないようです。

下記が勝つポイントだったようです。

・投球ロボットが左右に向きを変えられるか(2日目テキスト)
・電池がパワフルか(新しいか、4本よりも5本か)
・ピン同士が離(はな)れているか(くっつけて置くと、後ろのピンが前のピンを支え、倒れにくくなる)
・腕をぐるっと回した後にボールに当てるか(腕の加速を待たず、スイッチONですぐに当てる位置だと、ボールが遅(おそ)くてピンまで届かない)

 テキスト通りでは満足しない生徒さん向けに、ロボットの腕を高速回転させる改造を提案しました。
大きいギアM(モーター側)で小さいピニオンギア(腕側)を回すことにより、腕の回転数が3倍になります。
これによりボールの勢いが増(ま)し、ピンを倒しやすくなります。

3倍では満足いかず、さらに大きいギアL(モーター側)で小さいピニオンギア(腕側)を回し、腕の回転数を5倍にまで増速(ぞうそく)させる猛者(もさ)も現れました。
あまりのボールの速さに、ボウリングと言うよりレールガンのようでした。

 通常、ボーリングの投球は下投げですが、上投げするロボットも登場しました。まるで投石器のようです…
ボールをリリースする角度によって着地点が変わるので微妙(びみょう)な調整が必要ですが、当たりさえすれば効果は絶大! 高得点を連発していました。

 皆さん、楽しみにしていただけあって、ゲーム中はいつにも増(ま)して、歓喜(かんき)の雄叫(おたけ)びや、ミスを嘆(なげ)く声が飛び交(か)いました。

君たちは、まだまだ、遊び足りないんだね。


*1 本物のボウリングでは、1~9フレームまで2投球、10フレーム目を3投球にして、全ストライク(9フレーム目までストライク9回 + 10フレーム目ストライク3回)で 30点×10フレーム=300点満点です。
 このルールに倣(なら)うと、ロボリン君(p.22~)では、5フレームとも2投球、全ストライク(4フレーム目までストライク4回 + 5フレーム目ストライク2回)で 15点×4フレーム + 5フレーム目10点=70点満点とすることもできます。
 ストライクを出すと、次の2投分まで加算した(計3投分の)点数が入り、最高で、本物では10点×3=30点、ロボリン君では5点×3=15点となります。


1.3 <ミドルコース『ステアリングカー』>


 機械の王道たる、自動車です。ロボット教室の生徒さんなら、絶対に造って欲しい一台です。

 しかし、これまで幾度(いくど)となくロボット本体にタイヤ4輪を付けて転がしてきたのに、なぜ今さら“車”なんでしょうか?

そのポイントは曲がる仕掛け(ステアリング)、つまり、ハンドル(英語ではステアリングホイール)を回すと左右の前輪が同期して向き(舵角=だかく)を変えるメカニズムです。

このメカニズムは3点から構成されています。

(1) ラック&ピニオン方式
 円形のピニオンギアを直線状のラックギアと噛み合わせ、ハンドル操作による回転運動を左右方向の直線運動に変換し、前輪の舵角(だかく)を変えます。

 このラックギア(洗濯板みたいなやつ;通じるかな…)は、今までロボット顔面の付け髭(ひげ)くらいにしか利用する機会のなかった人にとっては、初めて日の目を見ました!
これが本来の使い方ですよ!

 この仕組みは、プラモデルで自動車を組み立てたことのある人なら知っていたでしょうが(*1)、実車と同じ(*2)です。

(2) 平行リンク
 左右のタイヤの舵角が揃(そろ)う仕組みは、平行リンクと呼ばれる機構です。
左右に動くラックギアが平行リンクの外形を長方形にしたり、それを潰(つぶ)して平行四辺形にしたりしますが、いずれにせよ、4辺は平行のままですね。

(3) ユニバーサル・ジョイント(自在継ぎ手)
 ピニオンギアを回転させるシャフト(水平方向)と、ハンドルを回転させるシャフト(後方斜め上方向)は、同一直線上になく、途中で折れ曲がって接続しています。
ハンドルを上下左右に揺らしても問題なく操舵(そうだ)できます(*3)。

 チェーンや多数のギアを介さず、駆動力を数本のシャフト(棒)で遠方の異なる方向に伝達できる点で、これは大発明なのです。
なぜそのようなことができるのか、言葉で説明するよりじっくり観察しましょう(*4)。

 さて、学ぶべき点の多いリアルなモデルカーでしたが、授業最後の競技は“運転技能”。
マリオカートで鍛えてるって言ったって、車庫入れしたこと、ないでしょ?

教習所さながら、狭い角を曲がり、障害物を避け、脱輪にも注意しながら、狭いスペースに縦列(じゅうれつ)駐車や、後ろ向きに駐車するまでの時間を競いました。

操縦性を高め、速く走らせるポイントは以下の通り。

・あまり屈(かが)まずに済むよう、ステアリングシャフトをびよ~んと延長
・電池ボックス/スライドスイッチを延長ケーブルでつないでリモコン化(2日目テキスト)
・アクセルペダル代わりにタッチセンサー(黒)を直列につなぎ、前進⇔後退の切り替え時のみスライドスイッチを操作
・全長(前後輪の軸間距離)を短く、小回りに(*5)
・直進時のスピードアップに、減速比の緩和(*6)

 やはり、バックでの運転には慣れていないようで、ハンドルの“切り返し”を忘れて同じ場所を行ったり来たり、入れやすいフロント部から突っ込んで、どつぼにはまる例も…。
タイムには数倍の開きがありましたが、崖から落ちずに駐車できただけ命拾いしました!


*1 若者の車離れが叫ばれる昨今、自動車のプラモデル製作経験は少ないようですね…。

*2 どの自動車カタログにも逐一「ステアリング形式: ラック&ピニオン式」のように書かれています。もう、「その他に一体何があるんだ!?」っていうくらいに。
 学んだ仕組みに実感が沸きますので、是非、Webカタログを見てみましょう。
できればお使いの車を検索して。スペック中の諸元表にあります。
 <参考> http://www.suzuki.co.jp/car/alto/detail/spec.html

*3 実車でも“チルト・ステアリング”といって、運転者の背丈に合わせてハンドルの上下位置を調整できるようになっているものがあります。
 また、サスペンションにより上下に揺れる車輪へエンジン動力を伝えるドライブシャフトにも使われています。

*4 さらに興味が湧いたら、インターネットで調べてみましょう。問題点もあります。
 <参考> https://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%87%AA%E5%9C%A8%E7%B6%99%E6%89%8B

*5 自動車用語で、「ホイールベースが短いので、最小回転半径が小さい」と言います。
 2017年3月・2018年9月に中間教室で見られた、この真っ当なアイデアの体現と効果に驚かされました。

*6 テキストでは1/5(ピニオンギア⇒ギアL)ですが、1/3(ピニオンギア⇒ギアM)等に変えて速くできます。


1.4 <アドバンスコース『ピッキングロボ(2)』>


 《下記を参照下さい》
  http://robocobo.sakura.ne.jp/blog/robot/adv1-1803.pdf


1.5 <プロ1年目コース『不思議アイテムI-2(3)』>


 冬タームの最終月を「ウルトラソニックロボット」で仕上げます。

 自律型ロボットといえば、障害物や段差を感知して、衝突や落下を回避しながら進むものを先ず想起するのではないでしょうか。
お掃除ロボット『ル○バ』などもそうですね。

感知に最も良く使われるのが、この超音波センサーです(*1)。
イルカやコウモリ等の生物から魚群探知機まで、反射音(方向・時間・強弱・周波数)の状態や変化を探ることで、視覚の代わりに(時にはそれ以上に)なるのです。

反響定位(エコーロケーション)と呼ばれますが、本ロボットや一般の障害物センサーでは、そこまでの解析能力はありません。
特定方向の(一定以上の大きさの障害物から)反射音が返ってくる時間(=距離)だけを計測しています(*2)。

 1日目では、2つのセンサーを別々にモニターすることでの可能性を垣間(かいま)見ました。
センサー1つでも、手をかざせば近寄り、近づけすぎると後ずさるなどプログラムできますが、両目のように左右に並べれば、左右の(状況の違いが分かる)感覚を生み出せます。

左右での感知距離(dist1, dist2)の差に応じて旋回させれば、かざした手の方向にフラフラと追跡するまでになります[step3]。
しかし、2つの距離情報を扱うのは、プログラムの条件文(判定式や分岐)が複雑になります。

センサー情報を2値(デジタル判定)化するだけでも2×2=4通りに場合分けされることのみならず、スマートな動きを実現するには、センサー2個の変化・判断の順序やタイミングなど、気にすることが増えるからです。

 2日目では、センサー1つを様々な位置に取り付け、プログラムを適応させることで、
・ 障害物を避けるロボット[avoider]
・ 机から落ちないロボット[nofall]
・ 机の端を沿うロボット [tablerunner]
・ 壁ぎわを沿うロボット [walltracer]
を実現できることが紹介されています。

あの『ル○バ』に勝るとも劣らず、生き物らしく見えるでしょう。

 センサーで拾うたった1つの値と、それを条件に動作を分ける論理(プログラム)とで、これだけの(これ以上の)ことができます。
どれも、プログラミングのレベルに大差ありません。

ちょっと難しく見える“おまじない”や数値処理上の工夫(*3)がありますが、核心の論理“if(条件) {動作1;} else {動作2;}”は、非常に単純明快で必然的なものです。

もっと場合分け(条件分岐)したければ、“if(条件1) {動作1;} else if(条件2) {動作2;} else if(条件3) {動作3;} else {動作4;}”等ですね。

怖(おじ)けずに、自分のロボットに命を吹き込んでみてください。
君こそがフランケンシュタイン(怪物の創生者)であり、鉄腕アトムのお茶の水博士なのですから。


*1 GHz級クロックの電子回路など、技術の発達した現在では、光(電磁波)を用いたレーザー距離計やGPSセンサーも安価に手に入るようになりましたが、生物の感覚器官ではとても追いつけません。視覚が光を利用するのとは別の話ですよ。

*2 音の伝わる速さとして、空気中で340m/秒、水中で1500m/秒を覚えておきましょう。
 すなわち、地上と水中で計算式が変わりますが、時間から距離が求まります。

*3 dist/=10; または dist=dist/10; で dist値 1~99[cm] を 0~9(整数) に粗くし、大雑把に扱えるようにしています。
 例えば、if(dist==1) と書くだけで 10~19[cm] の範囲を指定することができるようになります。


2. 3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/RobotP2003-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面図のみ/設問なし)
  http://robocobo.sakura.ne.jp/blog/HW/RobotB2003-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/RobotM2003-Q.pdf

 <アドバンスコース>
  - 上記授業内容を精読する
  - オリジナル課題プリント(見取図+設問)
  http://robocobo.sakura.ne.jp/blog/HW/RobotA2003-Q.pdf

 <プロ1年目コース>
  - 上記授業内容を精読する(該当テキストページを見ながら)
  - 単一距離センサーロボット[avoider/nofall/tablerunner/walltracer]のいずれかを改良し、ダブル距離センサーロボットとして、より洗練された動きを設計・実装する

  例えば、
  ・壁と壁の間を往復するプロ版“う王さ王”[avoider改]
  ・左/後退/右から安全な方向を選ぶ    [nofall改]
  ・左/直進/右を選びつつ崖っぷちを沿う  [tablerunner改]
  ・左/直進/右を選びつつ壁伝いに迷路を進む[walltracer改]


【重要】
 課題プリントの印刷/提出ルールについて、お知らせをご覧下さい。


3. 2月の解答


 <プライマリーコース>
  http://robocobo.sakura.ne.jp/blog/HW/RobotP2002-A.pdf
 <ベーシックコース>
  http://robocobo.sakura.ne.jp/blog/HW/RobotB2002-A.pdf
 <ミドルコース>
  http://robocobo.sakura.ne.jp/blog/HW/RobotM2002-A.pdf
 <アドバンスコース>
  2ヶ月目(今月)配信の為、2月はありませんでした(4月より1ヶ月目配信に変更予定)


4. 今後の授業スケジュール


◆小倉北4/5は『リファレンス小倉魚町貸会議室』で開催します。
◆全教室4/11~26の開催を中止します(4/9決定)。

◆5月は一週ずつ遅れます(小倉南5/10を除く)。

――――――――――【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

 ⇒ 4/4, 18(中止),  5/9, 23,  6/6, 20


[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

 ⇒4/11※第1回 中止
  4/25※第2回 中止
  5/16, 30,  6/13, 27

 ※4/11, 25の開催を中止します。


[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2年目
   - 15:00~ アドバンス

 ⇒4/ 5※第1回 リファレンス小倉魚町貸会議室4F 405
  4/19※第2回 中止(ロボプロを除く)
  5/10, 24,  6/7, 21

 ※4/5はムーブ臨時休館の為、代替施設で開催します。
 ※4/19の開催を中止します(ロボプロを除く)。


――――――――――【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

 ⇒ 4/4, 18(中止),  5/9, 23,  6/6, 20


[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

 ⇒ 4/12(中止), 26(中止),  5/10, 31(24から変更),  6/14, 28


5. お知らせ

1) 課題プリントのコンビニ印刷[再掲]
 ユーザー番号「DA2XCQKMNP」にて印刷できます。

 <ローソン・ファミリーマート手順>
 https://networkprint.ne.jp/sharp_netprint/ja/howto_doc_convini.aspx

 <要約>
 1.「ネットワークプリント」を選択
 2. ユーザー番号「DA2XCQKMNP」を入力
 3.「文書プリント」を選択
 4. 所定コースの課題PDFのみ印刷
 (「カラー」「両面印刷/横とじ」を推奨)


2) 課題プリントの印刷/提出ルール[再掲] ※重要ポイント

 ・当月の課題プリントは2回目の授業日前後(月報より前)にメール配信します
 ・印刷はモノクロで問題ありませんが、カラーを推奨します
 ※なるべく両面印刷で、片面2枚の場合は「必ずホチキスで綴じて」下さい
  裏面には記名欄がなく、別紙では採点/返却できません
 ※提出期限は「次月1回目の授業日まで」とします
 ・提出者には従来通り採点して返却します
 ・点数分のポイント色カードを進呈し、3ヶ月毎の景品交換に使います
 ※正式な解答は「次月の課題プリント配信で公開」します
 ・自主性に任せ、強制しません


3) コロナウイルス趨勢に鑑みたロボット教室の開催指針

 団塊世代が子供の時代から日本に莫大な元気を届けてこられた志村けんさんをはじめ、闘病の末に絶命された方にお悔やみ申し上げます。

 一方、昨今の定量的論拠が明確ではない自粛要請の傍ら、未だ「休業補償を検討する考えを表明」等の無慈悲なニュースが飛び交い、経済的・精神的な苦悩から脱却するには一刻の猶予もない方々にも心を痛めます。

我々民間事業者にも厳しい情勢が続いております中、皆様には、ロボット教室が「不要・不急な経済活動」に当たらないことを確信するに足る多くのご支持・ご協力を賜り、感謝の気持ちでいっぱいです。

 マスコミや世論の、社会課題に対峙するには幾ばかりか狭量な見解は連日のワイドショーやSNSコメントで知れますので、下記のような信頼できる識者の科学的分析や提言も参考に、
教室運営側としては、感染リスクを高める3条件(密閉・密集・密接)が重ならないよう配慮した上で、現時点では自粛すべき状況にはないと判断しております。

 ただ、ご高齢者・基礎疾患をお持ちの方との接触密度など、ご家庭ごとにリスク評価すべき環境条件は異なりますので、各位にてご判断の上、ご参加下さいますようお願い申し上げます。

―――― 思慮深い科学的分析および提言の例 ――――

◆【武田邦彦】重大なお知らせ。今日を最後に・・・
 武田邦彦 テレビじゃ言えないホントの話!
 https://www.youtube.com/watch?v=xzpRfqbFuwc

◆リスク・マネジメントに基づく「新型コロナウイルス対策」の提案【京都大学レジリエンス実践ユニット】(解説:藤井聡ユニット長)
 藤井聡
 https://www.youtube.com/watch?v=GrfbIYOlSTE


4) 2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3.3】
   5点…早野[東福間 年長], 藤原[八幡東1], 柴田[小倉北2], 鑓水[小倉北 年長], 山家[小倉南2]

 ◆ベーシック【22名平均 図面2.9+設問2.6=5.5】
  10点…なし
   9点…藤津[中間3], 中村[小倉北5]
   8点…山崎[小倉南4]

 ◆ミドル【12名平均 図面2.9+設問2.0=4.9】
  10点…なし
   9点…橋本[小倉南2]
   8点…なし
   7点…荻山[小倉南5]


東福間・中間・小倉北教室 佐藤 / 八幡東・小倉南教室 中野