2015.01.30

コエリ

電子回路

猫と触る教育版レゴマインドストームEV3〜LEGOでロボットやプログラミングが学べる!?

LEGOといえば子供の頃、誰もが遊んで夢中になったあのブロックです。そのLEGOで楽しみながらサイエンス、テクノロジー、エンジニアリング、数学の知識を体験的に学習することができる教育用ロボットプログラミング教材「レゴマインドストーム」をご存じでしょうか。

LEGO社とマサチューセッツ工科大学(MIT)の共同開発による「レゴマインドストーム」の誕生は15年前にさかのぼり、発売から15年、レゴマインドストームRCX、NXTと続き2013年9月に新たにパワーアップしたモデルEV3が発売されました。

今回は家庭でも楽しみながらプログラミングの学習をすることのできる、「EV3 デスクロボ　デビューセット」を教育版レゴマインドストームの日本での販売代理店である株式会社アフレル様よりお借りする機会に恵まれましたので、触ってみたいと思います！

自己紹介が遅れました。ギークを愛するデザイナー、コエリと申します。ガジェットや写真が大好きです。最近一児の母になり、ギークマム目指して育児に奮闘中の毎日です。

猫も興味津々なEV3の中身

大学時代に、マインドストームRCXを授業で触ってみたことがあるものの、その記憶は遠く彼方（かなた）。当時はアセンブラの教材として触ったため、レゴが楽しいというよりもアセンブラって難しい…、という記憶の方が強いのですが、EV3ならきっと大丈夫に違いない！

早速お借りした「EV3デスクロボデビューセット」を広げてみると、我が家の愛猫ロジィ（6歳・♀）さんも興味津々の様子。

写真1

前作のNXTと比べると処理速度やメモリなど基本性能の大幅な向上と、角度を計測するジャイロセンサーの追加が大きなアップデートのようです。

さぁ、触ってみるぞ

これがEV3の心臓部となるコンピューター「インテリジェントブロック」です。

写真2

上側に出力ポート、下側に入力ポートがそれぞれ4つ。

写真3

写真4

側面にはUSBポートとSDカードスロットがついています（写真3、4）。

センサーによって計測したデータをリアルタイムにファイルへ書き出すデータロギング機能が使えるようになったのもEV3での大きな目玉だそう。

このインテリジェントブロックにいろいろとセンサーやモーターを付け足して、ロボットを組み立てていきます。

入っていたセンサー＆モーターは、インタラクティブサーボモーター(LとMの2サイズ)、超音波センサー、カラーセンサー、タッチセンサー、ジャイロセンサーの6種類。別売りで温度センサーもあるようです。

写真5

例えばEV3で新たに追加になったジャイロセンサーは、ゲームのコントローラーなどに使われているセンサーです。傾きを検知して傾き角度に応じて音を鳴らしたりバイブレーションしたりといったように、私たちの身の回りのいろいろな場所でセンサーが大活躍しています。

それこそ、火星探査機キュリオシティのような宇宙で活躍するロボットだって、つまりはセンサーの集まりだと思えば急に身近に思えてきませんか？

「EV3デスクロボデビューセット」のワークブックに沿ってひととおり触ってみると、基本的な使い方と組み立てのコツが学べるようになっているようなので、まずはこの冊子に沿って作ってみることにしました。

写真6

字の書かれていない、この組立図、まさにレゴ！って感じです。

早速つくってみた

インテリジェントブロック単体だと無機質な四角いカタマリな感じですが、いろいろパーツをつけていくことで、ちょっとずつ愛嬌（あいきょう）がでてきます。

まずはカラーセンサーを使ってライントレース。

写真7

ライントレースは電子工作といえば鉄板ネタですが、実際に組み立てて動く様子を見ると単純に楽しい！インテリジェントブロックの液晶に顔を表示したりもできて、レゴならではの愛らしさがこんなところに見え隠れします。

次は、サーボモーターを使って缶を持ち上げてみました。

写真8

おおー、ちゃんと持ち上がってる！と動作させながらちょっと感動。

調子に乗って愛猫・ロジィさんを挟もうとしたらにらまれました。

写真9

そして次は、超音波センサー使って障害物の認識。

写真10

ロジィさんを見つけて見事止まってくれました。

そして、ジャイロセンサーを使ったふくろうロボット。なんだかすごい迫力。

写真11

振り子のように徐々に振り幅が大きくなるタイミングをジャイロセンサーで見計らって、良いタイミングでキックするというロボットです。

こんな感じで、ワークブックに沿って組み立てたら普段はロボットとはあまり縁のない私でも、いろいろなタイプのロボットを組み立てることができました。

ロボットの動作制御はパソコン上のソフトウェアでプログラミングしてインテリジェントブロックに転送して行います。

写真12

アイコン化されたさまざまな処理をブロックのように視覚的に組み立てて行う、アイコンベースのプログラミングソフトウェアが付属しているので、直感的なドラック&ドロップ操作でプログラミング未経験の人にも分かりやすいインターフェースになっています。

数字をいじってどんな風にロボットの動き方が変わるのか、すぐに体感できて次々にいろいろなことを試したくなるあたり、さながら気分はエンジニア。

付属のワークブック「デスクロボ」では、なぜこういった制御が必要なのか1ステップずつ納得しながら学べるようになっており、小学生くらいの子どもでも保護者がサポートしながらであれば十分楽しめるのではないかと思います。

たくさん触って遊んだ後も、専用ケース付きなので片付けや収納がラクチンなのもうれしいところ。EV3は主に教育機関向けに販売されているものですが、個人で楽しみたい人でも購入できます。

猫が遊べるおもちゃロボットを作ってみる

さて基本の組み立て方を理解できたところで、せっかくなので今回はEV3でロジィさんのためのおもちゃを作ってみました！

こんなの。

写真13

超音波センサーとサーボモーターを組み合わせて、ロジィさんに近づいたら停止し、猫じゃらしを振り回すというシンプルなものです。後方でロジィさんコチラの様子を伺っています。

プログラム全体像はこんな感じ。
左から右へと処理をつなげてプログラムをしていきます。

図1

細かく見ていきましょう。

まず、while文に相当するループアイコンの中に実行したい処理をいろいろと連ねていきます。液晶表示の初期化、超音波センサーで取得した値によって処理を分岐、分岐した先でさらに具体的な処理をプログラムしていきます。

図2

ループアイコンがないと単純に、処理を1度だけ実行してプログラムを終了してしまいますので、今回のように常に障害物(猫)を探し続けて欲しいといった処理の場合は、ループアイコンを置くようにします。

液晶表示を初期化している緑のアイコンは、液晶表示に関する動作アイコンです。

図3

このアイコンに限らず全てのアイコンはこのように動作をプルダウンで選ぶことができるようになっています。ここでは分岐によって画面表示を変えたいのでループするごとに「画面のリセット」で画面表示を初期化するようにしています。

普通のプログラミングでいうif文に相当する分岐アイコンも、動作をプルダウンで選んで処理を決定します。

図4

図4では、障害物(猫)の存在を検知するために超音波センサーを使っているので「超音波センサー > 比較 > 距離」を選び「30」という数値を入力しました。これで、「30cmより近い距離で何か物体を検知したら上段の処理」、「何も検知しない場合は下段の処理」、という分岐ができました。

分岐後、上段は猫じゃらしを振る処理、下段は障害物を探して前進する、という動きになります。

図5

単なる直線移動だとロジィさんが物足りないと思いますので、ランダムに数値を生成する赤の演算アイコンを使って、ちょっと動きに変化をつけてみました。

他にも、switch文や四則演算など、プログラミングにおける基本的な構文もアイコンとして準備されていますので、EV3で楽しみながらプログラミングの基礎を習得することができるようになっています。

さて、肝心のロジィさんの反応は…

写真14

くんくん。

写真15

何だコイツ？

警戒しながらも近づくロジィさん。

写真16

でも警戒しっぱなしでくいつきがイマイチなので、長い猫じゃらしもつけてパワーアップ！

写真17

あ、これは！

写真18

やあっ。やあっ。

くいつき10倍アップ！しかし、テーブルの上にロボットを置いて、単純に左右に振り回しているだけなら超音波センサーの意味があまりないような。あれれ。

まぁそんな感じで、ワークブックに載っていたサンプルを少し応用するだけでこのように、オリジナルのロボットをすぐに組み立てることができるのは、とても楽しいですね。

最後に並んで、ツーショット。

写真19

若干物足りない感じのロジィさん。

もう少し勉強して今度もっとすごいの作ってあげるからねー！

EV3のスゴイところ、イマイチなところ

いろいろ触ってみたところで私なりに感じたEV3について。

スゴイところ：インテリジェントブロックがセンサー類の自動認識

インテリジェントブロックにモーターやセンサーを接続すると、自動でどこのポートに何のセンサーが挿さったのかを自動認識します。

一見当たり前のように思えるこの機能も、このセンサーは何のセンサーで、どこのポートに挿しますよ、というのを普通の電子工作ではきちんと自分で記述する必要があります。そこを自動化してくれているので、初心者にはとても嬉しい作りとなっています。

スゴイところ：プログラムが視覚的に理解できる

プログラミングが苦手と思っている初心者の方の中には、ごく単純なプログラムでもコードで書いてあるだけでアレルギー反応が起こる人もいるかもしれません。

EV3ではアイコンのドラッグアンドドロップでブロックを組み立てるようにしてプログラミングできるので、視覚的に理解しやすいです。ロボットの動作制御で入力した数値（動作速度や方向など）も、アイコンに小さく表示されますし、入力した数値によってアイコンが変わったりするので、この数値でどんな動きをするのかアイコンを見ただけでイメージしやすいインターフェースとなっています。

また、ソフトウェア内にワークブックのような機能が内蔵されており、基本パソコンさえあればソフトウェア内のテキストを見ながら組み上げることが可能です。そういったところも教育ツールならではですね。

スゴイところ：少しぐらい雑でも大丈夫

さすがLEGO、少しぐらい雑に扱っても丈夫なので安心です。ちょっとした段差や小さなテーブルから落ちたりするくらいではびくともしません。壊れた！と思っても、おそらくそれはパーツが外れただけです。また組み立て直せば良いのです。このあたりは、ワンボード・マイコンのArduinoやRaspberry Piに比べ楽ちんです。

スゴイところ：収納性も考えられた作り

片付けやすさも家で楽しむなら意外と重要なところではないでしょうか。色々広げて楽しんだ後も、専用のケースにしまってさっと片付けられます。普通の電子工作の場合、繊細な部品が壊れないように気を使ったり、ハンダの熱が冷めるのを待ったりなど、特に子どもやペットがいる家庭では気を使う場合も多いのではないでしょうか。