きのくにICT教育2019 最終回
新型コロナウイルスの流行により、発表会は中止になってしまいましたが、2月末で2019年度のきのくにICT教育は最終回を迎えました。
生徒さんが頑張って作成した車はライントレース機能まで実装し、専用コースをラインを読み取って自動走行するまでに至りました。
前半はセンサーの実装に四苦八苦していた生徒さん達も、後半になると主体的に組み立てやプログラムの改造などを行っており、楽しく学ぶ姿に記者も嬉しくなりました。
ライントレースに必要なセンサーの動作試験。
新聞紙の文字の黒い部分を読み取って、前進から後進に切り替えています。
上部には光センサーを付けており、光をかざすと後進から再び前進するようにプログラムしています。
ライントレース専用コースの上を走行する車体。
中央の白線とその両側の黒い部分をセンサーで読み取って自分の位置を把握し、左右のモーターの回転数を変化させています。
きのくにICT教育2019 8回目
8回目は完成披露に向けての仕上げ作業です。
車体に距離センサーを取り付け、プログラムで車の動きを制御できるようにします。
最初に先生の作成された見本車のデモ走行です。
前方に付けた距離センサーによって、壁の手前で止まってバックするプログラムになっています。
やはり自分で判断して動くロボット的な物は興味を引くようで、生徒さんは楽しそうに観察していました。
見本車は車体の構造や配線を1から作り直しており、その手順を記載した説明書に沿って各班の車、並びに記者が担当する教師班の車も同様の修正を行っていきます。
実験と異なり、実際に走行させるとなると、Arduino用の電池、モーター用の電池をそれぞれ搭載する必要があります。
また、センサーは適切に動作するように車体に取り付け、車内のブレッドボードまで配線を伸ばす必要があります。
各班頑張って作業していたのですが、作業量が多く、時間内に完成しませんでした。
記者も組み立てで手一杯で、生徒さんのお手伝いができず、申し訳なかったです。
記者は持ち帰って数日苦戦し、ようやく動作する所まで漕ぎつけました。
先生からいただいた見本のプログラムを改造し、障害物発見時には、後進、旋回等、数パターンの動作をランダムで行うようにしてみました。
次回は各班の車体も完成しているものと思われますので、センサーの入力を使って自由に車を走らせるプログラミングを行う予定です。
きのくにICT教育2019 7回目
7回目は冬休み中で3時間の長丁場です。
最初に各班と講師に部品一式が配られました。
今回はモーターを2台を動かすにあたって、ドライバ基板を使用します。
ドライバ基板は2台のモーターを制御する事が出来、正転、逆転を切り替えるのも簡単です。
ドライバ基板はピンを基板に半田付けする必要があります。
IC部品が載り、回路パターンがプリントされた基板への半田付けは、注意して行う必要があります。
最初に講師が半田付けをした見本を作り、生徒さんに半田付けの方法を指導します。
モータードライバ基板とモーター2つの半田付けが終わったら、平行して組み立てていたギアボックスにモーターを取り付け、車体に取り付けます。
モーターに配線する際、線の色が左右対称になるように半田付けするよう指示があったのですが、記者を含め、間違えて半田付けしてしまう班がちらほら。
間違えたモーター同士を交換する事で事なきを得ました。
車体を組み立て、ギアボックスを車体の下に、Arduino基板、ブレッドボード、電池ボックスを車体の上に取り付けます。
モータードライバ基板は、プログラムが無くてもモーターの動作を確認できます。
配線をよく確認してから電池を接続して、モーターが動くかどうか確認します。
どの班も順調にモーターが回る中、どうやら逆に電源を繋いでしまった班が。
モータードライバ基板が壊れているかもしれないので、講師が慎重に確認します。
記者が組み立てていた車体に線だけ繋ぎかえてみると動作したので、どうやら基板は無事のようです。
間違っていた配線を直して、全ての班で無事モーターが動作しました。
年明けの第8回では、センサーの取り付けを行う予定です
きのくにICT教育2019 6回目
今回は光センサーを用いたモーター動作プログラムの改良と、圧電ブザーを使ったプログラムの動作確認を行いました。
授業前に、ロボットフェスティバルに出場した作品を披露してもらいました。
造花を掴んで花瓶に挿す時間を競うそうです。
それぞれのロボットで造花を掴んで持ち上げる機構が異なり、生徒さんの工夫が見られました。
モーターのプログラムの改良はすんなり終わったので、圧電ブザーを使ったプログラムの回路制作に移りました。
圧電ブザーは、電圧をかけると金属板が振動して音が鳴る仕組みです。
電圧をON/OFFする周期を変える事で、音の高さを変える事が出来ます。
圧電ブザーを取り付ける為に回路を増やしましたが、動作しない班が多数。
うまく動作しない回路を、講師が見て指導します。
回路が複雑になって線が増えたため、繋いだつもりのグラウンドが圧電ブザーまで繋がっていなかったりしていました。
どの班も無事圧電ブザーが動作したので、プログラムを理解してメロディを変える事を試みます。
とりあえず値を変えて動作の違いを確認する班、知っている音楽の知識を使って理解を進める班、皆さんそれぞれの方法でプログラムを理解し、終了時間ギリギリまで色んなメロディを作って楽しんでいました。
次回は冬休みで3時間の長丁場です。
モータードライバ基板の半田付けと車体の組み立てを行います。
きのくにICT教育2019 5回目
5回目は前回作った光センサーとモーターの回路を使い、センサーに当てる光によってどのようにモーターを動かすかのロジックを学びます。
予習する時間が無いので、説明を聞くと直ぐ演習に入ります。
その為実行する課題を間違えたりもしますが、講師等が班の机を回って軌道修正などのフォローを行います。
モーターを動かす為に電池を使用するため、電池に起因するトラブルも発生します。
この班は電池の電圧をテスターで測ってみた所、動作に必要な電圧を下回っていたため、電池を交換しました。
最初に部屋の照明下の場合、ライトで直接照らした場合、手で覆った場合、完全に暗くした場合のセンサーの値を控えておき、それらの値を使って、照度とモーターの速度が連動するプログラムを作成します。
生徒さんはライトの照らし方を変えてみたり、モーターに羽根を付けて回転速度が分かりやすいようにしたり、色々工夫しながら理解に勤めていました。
次回は距離センサーの学習を行い、いよいよ車体の作成に取り掛かる予定です。
きのくにICT教育2019 4回目
4回目は本年度の目標であるセンサーによる自動制御の基本を学びました。
使用したセンサーは光センサーです。
オレンジ色の小さなくらげのようなものが光センサー、
黒い板に足が3本生えているものがMOSFET、
茶色いのが抵抗、
黒いのが発光しないダイオードです。
ダイオードは向きがあるので、取り付ける際には注意が必要です。
下に電池ボックスがありますが、これも取り扱いには注意が必要です。
電池は繋ぐとすぐに電流が流れてしまうので、実はとても危険なものです。
生徒さんは意識せずに通電したままブレッドボードの配線を弄ったり、配線についてもプラスもマイナスも黒い線で繋いだりするので、その指導が課題になっています。
光センサーの仕組みについて回路図を描いて説明します。
光センサーは当てる光の照度によって抵抗値が変わるようになっています。
今回使用したセンサーは一番明るい場合で抵抗がほぼ0Ω、暗い場合で1MΩの値になります。
抵抗が変わる事で、アナログ入力で計測する電圧値が変化する仕組みになっています。
教室の照明だけでは照度が足りないので、記者が持っていた自転車ライトで照らしました。
暗い状態はセンサーを覆って実現しました。
生徒さんは明るさによってモーターの速度が変わる様子を興味深く観察していました。
今回は身近に沢山あるセンサーの仕組みを学ぶ事が出来、普段意識せずに使っている記者にも勉強になりました。
センサーの入力を使って様々な応用が出来そうで楽しみです。
きのくにICT教育2019 3回目
2回目は講師が体調不良で急遽記者が代理を行ったため、写真を撮る余裕がありませんでした。
3回目はアナログの入出力の勉強です。
生徒さんはソースコードの重要と思われる部分にマーカーで線を引いたりして、各々理解に勤めていました。
今回のソースコードに合わせてLEDを増設しました。
増設したLEDはアナログ出力によって明るさを変化させます。
今回はアナログ入力によって条件分岐するプログラムです。
条件分岐の考え方や、間違いやすい部分を指導します。
光センサーの入力値でモーターの回転速度が変化する回路の実演です。
手をかざすとモーターが回りだす様子を、生徒さんは興味深く観察していました。
次回からは駆動回路の作成に入ります。
さまざまなセンサーの入力値を元に自動で動作する車両を作成する予定です。
