ロボット作り隊 発進

初めに ~ これからの未来を担う若い世代に ~
 アニメの世界では、ロボットが意思を持ち人と会話し、空を飛ぶ、そんな時代が来るのはまだまだ先の様ですが、着実にロボット技術は私たちの生活に必要不可欠な存在になってきています。今後、ますます発展する分野の一つだと思います。また、2020年より小学生にプログラミング教育が始まります。これからの子供たちは、情報教育やプログラミング的思考を身に着ける事が、将来のディジタル社会を生き抜く重要なスキルだと思います。
プログラミング的思考とは
 「自分が意図する一連の活動を実現するために、どのような動きの組み合わせが必要であり、一つ一つの動きに対応した記号を、どのように組み合わせたらいいのか、記号の組み合わせをどのように改善していけば、より意図した活動に近づくのか、といったことを論理的に考えていく力」
と言うことは、
・自分の目的から想定する結果にたどり着く為に、その過程を分析・理解し、効率よく対応する能力
・問題解決型の思考力
・論理的思考力
・小学生時代のプログラミング教育はコーディングを覚えることではない
      ※コーディング (プログラミング言語を用いた記述方法)
 これらの力を子供の時から、養う事が必要だと考えられています。
 では、このプログラミング的思考はどのように、学べばいいのでしょうか。
 私は、ロボットを通じて学ぶのも一つの手段だと考えます。
 このプログラミング的思考の一つの成果
横浜に動くガンダム登場
モデル    RX-78(初代ガンダム)
全  長   18m
本体重量   約25トン
関節自由度  全24自由度(ハンドのぞく)
アクチェータはすべて電動、「モータ+減速機」「電動シリンダ」を併用
可動フレーム 鋼鉄製
外装     カーボン樹脂
動作指示   遠隔操作(人間は非搭乗)
安全対策   腰を後ろから支持台車で支持(転倒防止対策)
 子供時代、白黒テレビで見た鉄腕アトムや鉄人28号を青年時代に見たガンダムはアニメの世界のロボットで実際は夢の話と思っていたのに様々な分野で技術革新が進み夢から現実になろうとしています。自動制御システムや人工知能(AI)の発展によりロボットは身近なものになっています。その集大成の一つとして・・・
 多くの企業や人材の英知が集まって完成した動くガンダムがあります。重量25トンのガンダムを動かすための「モータ+減速機」部は大変苦労されたと聞いた事があります。いつの日か自立型の走るガンダムが、近い将来見られる日が来るのを期待しています。
ロボットの定義

ロボットは
「センサ、知能・制御系、駆動系の3つの要素技術を有する、知能化した機械システム」
と定義し、
役割は、

  と分類されています。
「NEDOロボット白書2014」(2014年3月)より
 

この分類だとガンダムは「危険環境下での作業代行」に当たるのでしょうか。

冗談はさておき

ロボットは、センサが感知し、その情報が知能・制御系に入り駆動系が目的あった動作を行う。

ロボット技術で得られる能力は

 ロボット作成では、様々な能力を育むことができます。しかし、数回では身に付くわけではありません。コツコツとロボット技術を身に付けていく過程で子供の成長が見られるのではないでしょうか。

例えば、ぶつからない車を作成する課題が出たら

① この課題(問題)をどのように対応し解決方法を考える。
② 材料やセンサー・モータを適切に選ぶ。
③ 整理された組み立て手順で組み立てる。
④ 動作確認後、うまく動かなければ動作を観察し試行錯誤し対応する。
⑤ 完成
もしも、グループで取り組みなら、
・ 話し合いを持ちながら、一緒に計画を立てたり、センサ等を皆で選択する
・ 必要があれば、リーダーになって皆を纏める。
・ 自分(たち)の主張・意見等をするために論理的なプレゼンテーションをする。  

全て身に付くとは言いませんが、ロボット(自動制御)を学ぶ上で、子供の成長は見られと思います。

子供のためと思いつつ
   10数年前、我が家の野球小僧が小学生時代にロボット技術に関心を持たせようと試みた事がありました。題材は毎週届く雑誌と部品でロボットを理解すると言う物、しかし、何週経っても完成が見えなし、部品を差し替えたりたりで私の方が我慢できず止めてしまい、また流石に小学生相手にZ80マイコンのアセンブラを教える訳にもいかず、この計画は頓挫しました。
 あの当時、もう少し調べていればいい題材が見つかったかもしれません。そうしたら我が家の野球小僧は理数嫌いは少し治まったかもしれませんね。
ロボット技術を学ぶには
 経済産業省は、「センサ、知能・制御系、駆動系の3つの要素技術を有する、知能化した機械システム」と定義されていますが、産業ロボットでは「決められた動作を繰り返し行える機械システムの事をロボット」と言います。多少立場によってロボットの定義が異なります。
 さて、ロボット技術を学ぶならどの様にすればいいのでしょうか。
  JISでは
制御 ある目的に適合するように,制御対象に所要の操作を加えること。
手動制御 直接又は間接に人が操作量を決定する制御
自動制御 制御系を構成して自動的に行われる制御
ロボット 二つ以上の軸についてプログラムによって動作し,ある程度の自律性をもち,環境内で動作して所期の作業を実行する運動機構


 と定義されています。
 ロボット イコール 鉄腕アトム や 機動警察パトレイバー ではなく 広義的に考えて、ロボットは自動制御で動く物と考えればいいと思います。
制御の詳しい話は別の回として、
制御技術を学びながら、最終的にロボットの完成を目指しましょう。

どれを使ってロボットを学びますか。
 作りながら学ぶを前提にし、大きく分けると三つに分類されます。
① パッケージ タイプ
        • センサ、知能・制御系、駆動系、筐体がパッケージ化されている。
        • 多少のカスタマイズは可能なタイプもある。

              Mini Dragon ソーラー パワー 太陽光発電 工作キット
              ELEKIT MR-9107   etc

② ブロック タイプ
        • センサ、知能・制御系、駆動系とブロックを自由に組み合わせる事によりロボットを組み立てることが可能
                  LEGO Mindstorms
              Artec  ArTecブロック  etc
③ マイコンボード タイプ
        • カスタマイズ自由
                    Arduino Uno
                      Raspberry Pi                    etc
  パッケージ ブロック マイコンボード
カスタマイズ度
難易度
対象年齢 小学低学年~ 小学中学年~ 小学高学年~
価格
まとめ

「鉄は熱いうちに打て」と言う諺もありますし、これを機に親子で始めてみませんか。

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