２．７月の課題
３．６月の解答
４．８月の授業予告
５．今後の授業スケジュール
６．お知らせ
1. ７月授業まとめ
1.0 ＜スタートアップ(全コース)＞
割愛します。
1.1 ＜プレプライマリーコース『オハナッチ』＞
割愛します。
1.2 ＜プライマリーコース『ウッシーくん』＞
割愛します。
1.3 ＜ベーシックコース『ロボケラトプス』＞
新作の恐竜ロボットです。どこから見てもトリケラトプスですね。
限(かぎ)られたパーツで、デザインと動きの両方を再現してしまうあたり、そのセンスを見習いたいところです。
本物のトリケラトプスと同じく、４足歩行をします。
歩行ロボットは足の動きが要(かなめ)であり、また難(むずか)しいところでもあります。
ロボケラトプスの足の動きはとてもシンプルなのですが、それが返(かえ)って、どうして歩けるのか説明するのが難しく、ロボット教室の歩行ロボットの中で一番かもしれません。
人間や動物もそうですが、歩行ロボットも多くは、足を楕(だ)円形の軌跡(きせき)になるよう動かします(*1)。
これにより、足先を下(お)ろして地面を後ろへ蹴(け)り、また浮(う)かせて前へ戻(もど)すことができます。
つまり、行きと帰りで足の道筋(みちすじ)が異(こと)なるのが普通(ふつう)です。
ところが、ロボケラトプスではどうでしょう。
行きと帰りで足の道筋は全(まった)く同じです。これでどうして歩けるのでしょうか？
ロボットを観察(かんさつ)しても、先生にも難しいので、ロボケラトプスの足先の軌跡をシミュレーションしてみました。
これによると、４足とも振り子の動きには違(ちが)いありませんが、前後の足がそれぞれ左右で交互(こうご)に動くため、つま先や踵(かかと)に左右で高低差が生まれているのが分かります。
最下点で比(くら)べると、特に後ろ足のつま先の高さが左右で大きく差をつけています。
このことにより、右後ろ足で蹴るときは左側へ傾(かたむ)き、左後ろ足で蹴るときは右側へ傾いて、その後ろ１足＋前２足＝３足で体を支えながらも(*2)、残りの後ろ１足は浮くことになります。ここで、前足は左右とも地面にほぼ着(つ)いていることになり、前へ戻る方の足が前進の邪魔(じゃま)をしそうですが、よいのでしょうか。
これは、体が傾き始めることで、傾く方の足に荷重(かじゅう)が掛(か)かり、すり足のような動作ができることで、あまり問題になりません。
つまり、傾いていく方の前足は重くなって地面を後方へ蹴ることができ、反対に前へ戻す方の前足は軽くなって滑(すべ)りやすくなっているのです。
そうは言っても、地面をしっかり蹴ることができるのは後ろ足になっていますから、ロボットの後ろ側を重くして、後ろ足の摩擦(まさつ)力を上げた方がよさそうです。
確(たし)かに、１日目のロボットは頭の方が重いため、前足は邪魔をし、後ろ足は滑って、進み具合(ぐあい)がよくないですね(*3)。
２日目でしっぽを付けて後ろも重くすると、しっかり歩けるようになりました。
さらに、体が傾いた方へ（少しおくれて）しっぽが振(ふ)れることで、次に蹴り出す（反対側の）後ろ足に荷重移動がよりしっかりとされるようになるので、フリル（えりまき）を付けて頭をさらに重くしても大丈夫(だいじょうぶ)なようです。
単純(たんじゅん)なロボットのように見えて、実はとても練(ね)って作られていたと分かると面白くなりますね。
ただ、設計が巧妙(こうみょう)である分、テキスト通りのタイミングと動き方になるよう正しく作らないと、あまり進まなかったり、こけたりします。
ペグの取り付け位置が正しいことはもちろん、テキストp.11～p.12でシャフト(8ポチ)２本の十字の向きをぴったり合わせるのも大事です。
なお、左右の重さのバランス（重心のずれ）などにより、真(ま)っすぐ歩かないことがありますが、
例えば、重心を左→右寄(よ)りに変えて、もっと右へ曲(ま)がらせるなら(*4)、
●背中(せなか)の右寄りに重りをのせて、重心を右へずらす
●しっぽの右側を重くして、しっぽの重心を右へずらす
●しっぽの根本にストッパーを付けて、右側にだけ振れるようにする
などが考えられます。
または、
●右後ろ足にグロメット（または輪ゴム）を付けて、右(後ろ)足を前へ運ぶときにブレーキをかける(*5)
方法もあるでしょう。
モーター１個で、コンピュータも使わず、振り子のように単調(たんちょう)に動く足４本を最適(さいてき)にずらして運び、しっぽも荷重移動のタイミングに合わせて振りながら、しっかり歩(あゆ)む動物ロボットが作れてしまうことに驚(おどろ)きます。
*1 平行リンクやチェビシェフのリンク機構(きこう)がベースによく使われます。
*2 ３点支持(しじ)といい、カメラの三脚(さんきゃく)や３輪車のように、物体を３点以上で支えると倒(たお)れず立てます。
*3 後ろの片足を浮かせるのに、せり出した大きな頭で前が重いことも一役(ひとやく)かっているため、頭を軽くしすぎるのもよくありませんが、１日目のロボットは前後の重さのバランスが悪く、重心が前に寄(よ)りすぎなのです。
*4 必ずうまくいくとは限りませんが、重心を右に寄せることで右に曲がるようなら、重くした側の前足の荷重が増(ま)して、それが後ろ→前へ運ぶときに前進の邪魔をする（ブレーキをかける）ためと考えられます。
*5 ゴムが地面を軽く擦(こす)るくらいにし、歩行がおそくなりすぎないよう注意します。
すり足をする前足にゴムを付けると、もっと前進の邪魔をするのでよくありません。
1.4 ＜ミドルコース『シュート君』＞
当時小学２年生のアイデアコンテスト出品作がベースのキックロボットです。（マジでスゴイ…）
本作品は、モーター１個の正⇔逆回転で、下記をやってのけます。
A) 腕(うで)： 振り ⇔ 振り(戻し)
B) 膝(ひざ)： 伸ばし ⇔ 曲げ
C) 腿(もも)： 蹴り ⇔ 引っ込め
D) 胴体 ： 右ひねり ⇔ 左ひねり(戻し)
この動作を語る上で、４月の『ロボキャッチ』や昨年９月の『ロボアーム』を外せません。
これらの動作は、自動車ロボットのモーターとタイヤのような固定の連動関係ではなく、バイクの加速（タイヤの回転）とウイリー（前輪の浮き上がり）のような、負荷の軽い順に可動域を使い果たす関係です。
要は、「回しやすい所から回せるだけ回しちゃおう」と、モーターの力が次々と逃げ道を探すのです。『ロボアーム』では、
E) ハンド： 掴み ⇔ 放し
F) アーム： 持ち上げ ⇔ 降ろし
G) 本体 ： 右旋回 ⇔ 左旋回
『ロボキャッチ』では、
H) ハンド： 掴み ⇔ 放し
I) アーム： 持ち上げ ⇔ 降ろし
J) 全体 ： 右移動 ⇔ 左移動
の動作順が“逆再生”されなかったり、そもそも曖昧(あいまい)に同時発生したりしました。
負荷の大小関係が（重力を見方にするか敵にするかで）逆転したり、はっきり定まらなかったりする場合の現象です。
『シュート君』では、A～Dの動作がいずれも一瞬で完了するので、これらの順序（つまり負荷の大小）にあまり気を配らず、むしろ同時動作した方がキッカーとして様になると考えて設計しているのでしょう。大事なことは、どの動作にも可動範囲（限界）を定めていることです。
そうでなければ、腕や胴体が360°回り続ける化け物になってしまいます(*1)。
いましたよね？ 背中のペグを見落として、上半身だけ高速スピンする妖怪が…。
２日目の最後に、ゴールに向けてボールを蹴って、シュートの正確さを競いました。輪ゴムの復元力をうまく利用したレバー１本で、スライドスイッチを正逆に切り替えながらも、（可動限界があるので）入れっ放しにならないようタッチセンサーも同時に入・切するコントローラーの設計も秀逸(しゅういつ)ですね。
ただ、決まった順序・時間でスイッチを切り替えることこそプログラミングの出番ですから、マイコンで代行すればレバーもタッチセンサーも要らず、楽に作れます。
なお、このコントローラーには、シュート君がキック時に倒れないよう片足をしっかり固定する役目もありますから、いずれの方式でも電池ボックスを内蔵するなど、なるべく重くしておきましょう。
*1 本当は、Aの腕自体に回転限界はなく、B・C・Dの制限から決まります。
Aは、モーター（胴体）に対するモーターシャフト（背骨）の回転量だけで決まり、モーターシャフトの回転を合同で消費するB・C・Dとは異なります。
地面に対して、胴体Dと一体のモーター自身が回転するため、理解を難しくしています。
1.5 ＜アドバンスコース『ロボビート②』割愛＞
このドラマーロボットも面白いのですが、レース大会向けマシン注力の為、割愛します。
1.6 ＜プロ１年目コース『不思議アイテムI-1①』＞
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。
１日目は“光”です。8ｘ8の赤色LEDマトリクスを制御して、ドット絵やアニメーションを試しました。
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座標系の概念を用い、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命令文を使いました。
“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(*1)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(*2)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(*3)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桁分をちょうど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”も出します。
圧電スピーカー(*4)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。
カウント変数iの値が10, 20, 30, …の時に真になる条件文の書き方は３通りあります。
<初級> if(i==10){動作;} if(i==20){動作;} if(i==30){動作;} …
<中級> if(i==10 || i==20 || i==30 || …){動作;}
<上級> if(i%10 == 0){動作;}
タッチセンサーが押される毎にドット絵の表示位置を変え、合わせて音を出せば、これはもう、ゲーム中のキャラクタ移動ですね。
さて、本Arduino環境では、単音ながら、RTTTLフォーマット(*5)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音は、"coin:d=4,o=4,b=200:16b6,8e7" というようなデータで与えられます。
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を掘り下げます。
*1 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。
*2 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。
*3 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。
*4 普通のスピーカーがアナログ信号（音声・音楽）を再生するするのに対し、圧電スピーカーは、デジタル信号を省電力で音に変換する作用に長けています。
いわゆる「ピッ」「ピー」「ピロピロ…」というようなアラーム音ですが、昔のゲーム機のような素朴な演奏もできますよ！
*5 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楽譜を記述するために開発した書式。
https://en.wikipedia.org/wiki/Ring_Tone_Transfer_Language
1.7 ＜プロ２年目コース『アームロボット①』＞
２年目の生徒さんお待ちかね、アームロボットの登場です。人間の腕のように、複数の関節を曲げて、手先の位置と開閉を自在に操ります(*1)。
自動車の組み立てラインなどで活躍していますね。
関節の動き（回転）を司るのは、やはりモーターです。それも、所望の角度分だけサッと回転してピタッと止まれる、サーボモーターの出番です(*2)。
サーボモーターは、民生品では、CD/DVDのトラッキング(*3)や、ラジコン飛行機のエンジンスロットル・フラップの開閉などに使われています。
サーボモーターには、電源線２本と、目標の位置（回転角）を伝える制御信号線の、計３本が伸びています。小型ロボット・ホビー用として一般的なサーボモーターの信号線には、回転角に応じたパルス幅 1～2ミリ秒で、50～100HzのPWM矩形波(くけいは)(*4)を与えます。
このサーボモーターは、指示された位置まで全力で回転し、行き過ぎると全力で戻ろうとし、または、
これを小刻みに繰り返して振動（ハンチング）することもあり、瞬発的な電力を消費しますので、別途ACアダプターで電源を供給しました。
高負荷（手で止めたり）や連続で動作させた場合の発熱にも注意が必要です。
また、原点位置から±90°と可動域が決まっていますので、初期位置に注意して、組み付けていきます。
２回とも時間の大半を製作に当て、アーム部の開閉に２個、ベース部の旋回に１個のサーボモーターと、ハンド部の開閉にマイクロサーボモーター１個の、計４個のサーボモーターを備える本格派の完成です。
無線コントローラー（ゲームパッド）で各関節を操作するプログラムが、ハサミ（グラップル）付きパワーショベルのように、アーム・ハンドの開閉を簡単にさせてくれます。
次回は、このアームロボットの制御方法について、解明していきます。
*1 手首の関節が無いので、手先の向き（ネジ回し等に必要）は変えられません。
*2 普通のモーターと、回転部に備え付けたエンコーダ（符号化装置）で回転数や角度を検出して、マイコン（プログラム）で制御する方法もありますが、
制御のスピードや精度が要求される用途では、通例、これら（モーター＋エンコーダ＋制御回路）をパッケージングしたサーボモーターを使います。
*3 CD/DVDのデータ記録ピット（微細な凹凸）は、うずまき状（ブレあり）に並んでおり、再生中レーザースポットを内周から外周へ移動・追従させ続けるトラッキングサーボが必要です。
加えて、盤面の歪みに応じて上下動し、レーザー焦点を合わせ続けるフォーカシングサーボも必要です。
*4 一周期ごとに、ONとOFFの時間の比（デューティー比）を変えることでアナログ量を表す、デジタルパルス波形のこと。
1.8 ＜プロ３年目コース『六脚ロボット①』＞
夏タームに入りました。６本脚の昆虫型ロボットです。
サーボモーター(MG995)を４個使い、(前後)左脚、(前後)右脚、(左右)中脚、ツノの各関節を動かします。それは即座に、ロボット全体として動きの自由度が４あることを意味します。
単なる関節の多いロボットは、モーター１個＋リンク機構（ギア・ロッド・ペグ等）でも作れます。
しかし、モーターが正確な位置決めの可能なサーボ型であり、４個であり、触覚センサー（入力）を２個搭載して動作条件を判断できるマイコン制御であることから、動きに非常に多くのコンビネーション（組合せ）を持たせることができる筈です。
翌月以降のテキストで紹介されるであろう歩行制御プログラムの他にも、
「何か面白い（人を笑わせる）モーションを付けることができるかもしれない」
という視点で一人想像笑いするような人(不気味?)になって欲しいと思います(*1)。
一方で、エンジニアの卵としては、４個のサーボモーターを同時に速く（一度に大変位で）回すと、電源容量の不足（電池の出力電圧の低下）から誤動作を引き起こしかねないと心配して、なるべく滑らかに動かす制御を好む姿勢を身に付けます。
決して、全身を激しく揺さぶる『ふ○っしー』のような動きを期待しないことです(*2)。
今月は２回とも製作編でしたので、詳細を割愛します。
*1 それはクリエイターの最も重要かもしれない視点です。
成果物を人から見て／使って喜んでもらえると、何より元気が出ます。
足りない能力を勉強して補う勇気も出ます。
*2 このような“役立たず”だけど鋭い動きの生物型ロボットが人々を楽しませる平和な日は訪れるのでしょうか。
それには、技術のみならず、安全性・倫理など、解決すべき問題が多くあります。
技術面では、頭脳(AI)だけではなく、生物のように軽量・省エネで機敏に動かすのも、次世代のロボット開発に必要な視点です。
それは、必ずしもサーボモーターである必要はなく、人工筋肉と呼ばれるアクチュエーターかもしれません。
2. ７月の課題
＜スタートアップ(全コース)＞
特にありません
＜プレプライマリーコース＞ （プライマリーではありません）
- オリジナル図形プリント
http://robocobo.sakura.ne.jp/blog/HW/RobotPP2307-Q.pdf
＜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/RobotP2307-Q.pdf
＜ベーシックコース＞
- 授業まとめを精読する（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/RobotB2307-Q.pdf
＜ミドルコース＞
- 授業まとめを精読する
- オリジナル課題プリント（３面図＋設問）
http://robocobo.sakura.ne.jp/blog/HW/RobotM2307-Q.pdf
＜アドバンスコース＞
⇒テクニカルコンテスト向けマシン注力の為、割愛しました
＜プロ１年目コース＞
- 授業まとめを精読する（該当テキストページを見ながら）
- [MatrixSprite3/4]をベースに、5コマ以上の絵でアニメを作成し、家族と教室に披露する
- [MatrixSpriteMove2]をベースに、4x4～6x6ドットのキャラクタを画面からはみ出ないよう左右(または上下に)移動制御
《ハイレベル挑戦》限界以上に移動させようとするとエラー音(メロディ)
＜プロ２年目コース＞
- 授業まとめを精読する（該当テキストページを見ながら）
- アームロボットを完成させる
＜プロ３年目コース＞
- 授業まとめを精読する（該当テキストページを見ながら）
3. ６月の解答
＜プレプライマリーコース＞
http://robocobo.sakura.ne.jp/blog/HW/RobotPP2306-A.pdf
＜プライマリーコース＞
http://robocobo.sakura.ne.jp/blog/HW/RobotP2306-A.pdf
＜ベーシックコース＞
http://robocobo.sakura.ne.jp/blog/HW/RobotB2306-A.pdf
＜ミドルコース＞
http://robocobo.sakura.ne.jp/blog/HW/RobotM2306-A.pdf
＜アドバンスコース＞
⇒テクニカルコンテスト向けマシン注力の為、割愛しました
4. ８月の授業予告
http://robocobo.sakura.ne.jp/blog/hap/robo-2308.pdf＜プレプライマリーコース＞『メカビートル』
＜プライマリーコース＞『ロボフィッシュ』
＜ベーシックコース＞『クルリン』
＜ミドルコース＞ 『サカアガリン』
＜アドバンスコース＞『バグモジョラ①』
＜プロ１年目コース＞『不思議アイテムI-1②』
＜プロ２年目コース＞『アームロボット②』
＜プロ３年目コース＞『六脚ロボット②』
5. 今後の授業スケジュール
◆日曜日の教室（東福間プロ・小倉北・南）8月第1回目を一週ずつ前シフト（盆休み）します。
――――――――――【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
⇒ 8/5, 19, 9/2, 16, 10/7, 21
［東福間プロ］第2・4日原則<学習ルームでこぼこ>
- 10:00～ プロ1年目《休止》
- 13:00～ プロ2年目
- 16:00～ プロ3年目《休止》
⇒ 8/6※, 8/27, 9/10, 24, 10/8, 22
※8/13→8/6シフトします
［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／プロ1年目
- 19:00～ プロ2・3年目
⇒8/12 第1回 3F会議室3→2
8/26 第2回 3F会議室2
9/9※, 23※, 10/14※, 28
※9/9, 23, 10/14はハーモニーホール利用不可の為、代替施設(未定)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
- 15:00～ アドバンス
- 12:30～ プロ1年目
- 15:00～ プロ2・3年目
⇒7/30※第1回 5F小セミナー
8/20 第2回 5F企画ルーム1・2
9/3, 17, 10/1, 15
※8/6→7/30シフトします
――――――――――【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
⇒ 8/5, 19, 9/2, 16, 10/7, 21
［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
⇒ 8/6※, 8/27, 9/10, 24, 10/8, 22
※8/13→8/6シフトします
6. お知らせ
1) 第13回ロボット教室 全国大会 8/26(土) 進出
テクニカルコンテスト（アドバンス）部門にて、１名が選抜されました。
［中 間］藤津 結多さん
全国からの出場選手は8月上旬ごろ公開予定です。優勝を期待します！
《全国大会 詳細》
https://kids.athuman.com/robo/event/convention/2023/
2) ８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］8/19
［八幡東］8/19
［小倉北］8/20
［中 間］8/26
［小倉南］8/27
3) ６月課題 高得点者 []内は教室と学年
◆プレプライマリ【3名平均 図形3.7】
5点…中野[東福間1]
◆プライマリ【3名平均 図形2.7】
5点…なし
4点…小川[小倉北2]
◆ベーシック【17名平均 図面2.9＋設問2.4＝5.4】
10点…なし
9点…井上[小倉南3]
8点…有松[小倉南4]
7点…亀平[八幡東2], 宮尾[八幡東5], 荒川[小倉北3], 木村[小倉北1]
◆ミドル【16名平均 図面3.3＋設問1.4＝4.6】
10点…なし
9点…柴田[小倉北6]
8点…古川[小倉北4]
7点…渡辺[小倉南6]
6点…なし
東福間・中間・小倉北教室 佐藤 / 八幡東・小倉南教室 中野
