プログラミングCube-D

　試作したマイコン基板(70mm x 40mm)には、2chのモータ制御の他に4chの出力ポートがあり、これを使ってサーボモータやLEDが制御できます(3PINのサーボモータコネクタがそのまま装着可)。車体の光センサ2つは入力ポートに接続します(最大4ch)。黒ボタンはリセットスイッチです。また、統合ブロックを１つ装着する領域を設けてあります。ブロックと基板上のマイコン(ARM Cortex M0+)はUARTで接続され、ブロックの出すコマンドを受けてモータやLEDを制御します。これ以外に、3.3Vレギューレータ、ADC用入力用ポート、I2C用専用ポートなどを備えています。

車体裏の光センサを使って白の場合は直進、黒を検出すると右回転して進行方向を変えます。アルゴリズムは単純ですが、見えない檻の中に閉じ込められた動物が出口を探して右往左往しているようにも見えます。黒線はある程度太くしておく必要があります。

ブロックの接続は左の通りです。最初にモータの速さを4段階のうち真ん中の２に設定し、前進ブロックでモータを回転させます。次にセンサ２(裏面センサ)が黒を検出するまで待ちます。黒を検出したら右回転で0.4秒経過後に、最初の前進ブロックに戻り、処理を繰り返します。

「見えない檻」で使った黒ラインシートを使って、ライン上をトレースするように動くライントレーサを作ります。センサが黒を検出したら右旋回(左モータのみ動かす)、白の場合には左旋回(右モータのみ動作)させます。これで黒ラインの境界線に沿って車体を動かすことができます。モータのスピード設定は低速にしてありますが、

これはモータを早く動かすと車体の揺れが強くなって曲率が小さい箇所でトレースできなくなってしまうからです。センサを２つにするともっとスムースな動きが実現できます。

ブロックの接続は左の通りです。最初にスピード設定を１にして、センサ２(裏面センサ)の状態に応じて処理が分岐します。黒を検出した場合は右旋回(待ち時間は０)設定後、ジャンパ線を使ってセンサ分岐処理に戻ります。センサが白を検出したら左旋回(待ち時間は０)設定後に、同じジャンパ線を使ってセンサ分岐処理に戻ります。これを繰り返します。ジャンパ線を使わずに接続ブロックで繋げても問題ありません。

車体横と全面の光センサを使って右側の壁に沿って移動する動作を実現してみました。これは迷路脱出の一つの方法です。迷路はマイクロマウス(ロボットの迷路脱出コンテスト)のクラシックサイズ(1区画18cmx18cm)に合わせてスチレンボードで作成してみました。本来は16ｘ16区画なのですが動きを確認するのが目的なので3ｘ3の最小サイズにしてあります。もっと大きなサイズでも動作的には問題ないはずです。

ブロックの接続を左に示します。最初に前進設定後、まずセンサ０(前面センサ)で正面に壁がある場合には左回転を0.4秒行い進行方向を変え、ジャンプブロックで最初に戻ります。袋小路に入った場合に抜け出すための処理です。センサ０が未検出だった場合、センサ１(右側面センサ)でもう一度分岐を行います。右側に壁を検出した場合に壁から離れるように右モータの速度を上げます。逆に右側に壁を検出しなかった場合は壁に近づくように左モータの速度を上げます。そしてジャンパ線を介してセンサ０による分岐処理にジャンプします。ライントレーサーのように右左の旋回ブロックを使ってもよかったのですが、できるだけ迷路脱出スピードを上げたかったので左右モータの回転速度変更を取り入れました。たったブロック８個のプログラムですがロボットが知性を持ったように感じませんか？

挨拶ロボット

右側光センサが検知すると右手を上げ頭を右に回して目を2回点滅させます。左側光センサが検知すると左手を上げ頭を左に回して目を2回点滅させます。どちらも検知しない場合は正面を向きます。

ロボットの体と頭はペーパークラフトで作ってあります。ただしロボットと基板の連結部分および腕は強度が足りないので３Dプリンタで作成しました。

ダンシングロボ

ロボットが頭と腕を振りながら踊る様子をイメージしてプログラムしてみました。一区切りのループ処理をモジュール化し、そのモジュールを組み合わせて動きを作り出しています。

オオハシ(デジタルパペット)

プログラミングカーにデジタルパペットを載せてみました(パペット台座と基板の連結部分は３Dプリンタで作成)。オオハシが餌をついばみながら移動する様子をイメージしています。

恐竜(デジタルパペット)

プログラミングカーにデジタルパペットの恐竜を載せてみました。恐竜がのしのし歩くさまをイメージしてみました。