ロボティクス(小5以上)

ロボティクス(小学5年生以上)

クラスの説明

ロボティクス1

ロボットの製作やプログラミングを学習します。単に操作の仕方を学ぶのではなく、設定の違いによる比較や実験、課題(ミニ競技など)にチャレンジをする中で、楽しみながらロボットの制御を理解していけます。
またロボット競技会参加に向け、オリジナルのロボットの開発を行います。ロボット競技会では、自分のスキルを多様に活用しながら、様々な問題を解決する力や自らの行動を決める決断力自立心を伸ばしていきます。

ロボティクス5

対象 ◎ 小学5年生以上
※中学生からの入会可能
定員数 ◎ 1クラス6名まで
授業時間 ◎ 1時間
授業料 ◎ 月 13,000円
設備使用料 ◎月 200円(PCやタブレット、レーザーカッターなどの機材使用料)
教材費 ◎ 53,040円+消費税  ソフトウェア附属

その他に入会金10,000円がかかります。
兄弟でご入会いただいた場合、入会金は二人目より半額になります。

 

1年目
  • ロボットの基本的な制御を学ぶほか、教材に附属する各種センサーを使った基本的な制御方を学びます。
  • 状況によってロボットが判断する条件分岐プログラムの基礎を学びます。
  • Bluetoothを使ったロボット間のコミュニケーションプログラムを学びます。
  • 学習の成果を発表する場として夏にはNPO法人 科学技術教育ネットワーク主催のNESTロボコン、秋からはロボカップジュニアに参加します。

※ロボカップジュニアでは、主にダンスリーグに参加します。

2年目
  • 複数の条件分岐、多様な条件による制御、変数を使ったプログラミングなど、より高度なプログラミングを学んでいきます。
  • 1年目と同じくロボット競技会に参加します。
※ロボカップジュニアでは、ダンスリーグかレスキューリーグに参加します。
3年目以降
(中学生以上)
  • ロボット競技会に向けてロボットを開発します。
  • C言語ベースのソフトウェアを使いロボット制御プログラミングを学んでいきます。
  • MINDSTORMS以外にも、CADソフトで図面を書き、フライス盤やレーザーカッターで加工して自作ロボット製作も行えます。
※材料費は別途かかります。

 

ロボット大会に参加

ロボカップジュニアへの道

ロボティクスクラスでは、授業の一環として毎年ロボカップジュニアなどのロボット競技会に参加します。ロボカップジュニアについてや競技会参加における実績については、「ロボカップジュニアへの道」をご覧ください。

 

主要教材の説明

LEGO MINDSTORMS EV3基本セット
EV3ソフトウェア

◎LEGO MINDSTORMS EV3基本セット    53,040円+消費税

ロボット教材MINDSTORMS NXTの次世代教材と開発されたのがEV3です。コンピュータをインテリジェンスブロックEV3の他、サーボモーターはLサイズ×2、Mサイズ×1。4種類のセンサー(タッチ・超音波・カラー・ジャイロ)、モデルを作るためのブロックパーツ類が入っており、1セットで自律型のロボット等を作り上げる事ができます。
またマウス操作と数値入力だけでプログラミングできる専用のソフトウェアも附属しています。専用のソフトウェアは、視覚的にプログラムの流れを理解できる様に設計されており、ブロックを組み替えるようにプログラムの組み立てや修正ができます。

 

◎Robot C(3年目以降および中学生以上)

20179612110.png

C言語ベースのプログラミングソフトです。言語をタイピングしてプログラムしていく前に、ブロックタイプのプログラミング環境で、C言語ベースのプログラムを学習していけます。

 

ロボティクスの授業

ワークシートを使った学習

ロボティクスクラスでは、ワークシートを使って学習を進めていきます。

ロボティクス6

基礎学習でロボットの制御の基礎を学びます。

基礎学習では、単にコマンドの使い方を教えられるのではなく、自分で試すことや実験の結果よってコマンドの意味を理解していことでプログラムを学習していきます。
まずはモーターなど、基本的なロボットの制御から学び、続いてセンサーの性質や制御法を学んでいきます。
各学習項目では、ミニ競技などで楽しみながら学んだことを活用し、理解を深めていきます。

プログラミングは論理的思考能力を伸ばします。

ロボティクス2

人が人に何かを伝える時、伝える側の説明が不十分でも人間は「察する」というすばらしい能力を持っているため、聞く側が補う事で理解してもらえる事があります。

ところが、ロボットには人間の様に察する事はできません。説明が欠けたり順序が正しくないと、自分が思っていた動きと異なった動作をします。よく子供達はロボットが思い通りに動かない現象を見て「バグッた!」と言いますが、ロボットがおかしくなった訳ではなく、「自分がロボットにさせたい動き」と「実際に組んだプログラム」にギャップがあるのです。
そこで子供達は「どこに間違いがあるのか」「何か不足しているものがあるのか」「命令の順序が違うのか」など、プログラムを見直し、修正をしていきます。

トライ&エラーを繰り返しながら、「自分がロボットにさせたい動き」と「実際に組んだプログラム」との間のギャップを埋めていくことで、次第にロボットは自分がさせたい動きに近づいてきます。修正によって起こるロボットの動きの変化を体感しながらプログラミングを深く理解し、論理的思考能力を伸ばしていけます。

 

課題をクリアするためには、高い洞察力が必要です。

問題を解決するためには、問題を引き起こしている原因を特定する事が重要です。ロボットが課題をクリアできない原因は様々です。例えば「床面と相性が悪く、 滑ったり引っかかる」「センサーが正しく反応していない」「センサーが何か余計なものに反応してロボットが勘違いを起こす」などです。
ロボットは様々な物理的なものに影響されるので、環境が変わるだけで予想外の動きをする事がよくあります。これらの問題を解決するためには、パソコン上の プログラムとにらめっこするだけでは解決しません。ロボットの動きをよく観察し、ロボットの身に何が起こっているのか探る必要があります。

より難易度が高い課題になると、ロボットが複数の事を処理するプログラムを組むことになるため、何が原因で起きている問題なのか特定するためには高い洞察力が必要となります。考えられる方法を一つ一つ試しながら原因を特定していく経験を積み重ねていく事で、次第に原因を見つける目が育ち、原因を短時間で特定できる力が伸びていきます。

ロボティクスクラスのワークシート例

ロボティクスクラスのワークシート例
ロボティクスクラスのワークシート例

生徒が開発したオリジナルロボットをご紹介!

当教室の生徒達が大会に参加するために開発したロボット達をご紹介します。
開発されたロボットは、自分で判断して動くことのできる自律型ロボットです。

 

歌って踊れるアイドルロボット「ele」

ロボカップジュニア2015に参加するため、高校生チームが開発したロボットです。
音楽製作で使われているMIDI信号をモーター制御信号に変換する様にマイコンにプログラムし、楽曲の音符と音の強さ情報によって各関節を動かしダンスします。
eVY1ボード」を搭載し、歌を歌えるほか、オムニホイールで全方向に移動も可能です。
作詞作曲も自分たちで行い、歌って踊れるアイドルロボットを作りました。
ロボカップジュニア2015の国内大会を勝ち上がり、中国で開催された世界大会では、決勝に進み、「ベスト・クリエイティビティ賞」を受賞しました。

 

ダンスロボット・エレ1
ダンスロボット・エレ2
ダンスロボット・エレ3

 

サムライロボット

ロボカップジュニア2013に参加するため、小学5年生のチームが開発したロボットです。
居合切りをテーマに開発したサムライロボットは、刀を抜いて居合切りを見せます。重量を考え、腕の関節は空気圧で動く仕組みを採用しました。タンクに貯めた空気によって肘関節にあるピストンが伸縮できる様に、ピストンを動かす切替レバーをモーターで制御しています。
ロボカップジュニア2013の国内大会を勝ち上がり、オランダで開催された世界大会では、「パフォーマンスチャンピオン」を受賞しました。

 

サムライロボット
サムライロボット2

 

相撲ロボット

ロボカップジュニア2016に参加するため、小学5年生のチームが開発したロボットです。
相撲ロボットは、クランク機構で張り手をする事ができます。またモーターで腰を動かし、シコをしますが、姿勢を戻せるようにジャイロセンサーを使って姿勢 制御を行っています。「相撲ロボット」2台と「行司ロボット」と「トロフィーを運ぶロボット」はBluetoothを使って通信し合いながら試合を行いま す。ある条件によってどちらの力士が勝つかが決まっており、勝敗が変わる様にプログラムされています。

 

力士ロボット1

力士ロボット2

 

行司ロボット

トロフィーロボット

 

レスキューロボット

レスキューラインロボット

ロボカップジュニア2016のレスキューライン競技に出場したロボットです。レスキューライン競技は、黒いラインの道をたどり、被災者がいる避難部屋を目指します。
避難部屋までの道のりには、ラインの切れ目や交差点、傾斜路やレンガなどの障害物があり、それらをクリアする必要があります。避難場所では、被災者(銀色の玉)を見つけ、避難場所まで運ぶ必要があります。
競技内容について興味のある方は、ロボカップジュニア・レスキューライン競技の2015年ルールをご覧ください。

レスキューライン 2015年ルール日本語翻訳版