ロボットづくりと情報科
東京理科大学I

理学部第一部

数学科教授

し みず

清水かつひこ克彦

情報科とロボット作りうになる。生活に役立つ装置などを構想させる学習活

筆者が担当している情報科教育法の授業では、ロボさせる授業ができるようになる。」が挙げられていま

ットコンテストは過去 20 数年に渡り、大変人気のあす。アクチュエータとは、コンピュータからの出力ポる授業内容です。今年、使ったロボットは 3 機種目

ートを経由して、何らかの動作に変換する装置のことになりますが、どれも好評でした。

を指します。ロボット作りはロボットのセンサなどか動を通して，生活における諸問題の解決を生徒に考え共通教科「情報」が初めて導入された 2002 年のらデータをコンピュータに入力することを加えれば、高等学校学習指導要領では情報の科学的理解を中心にセンサとアクチュエータの役割を持ち計測・制御の両した情報 B のなかで「（4）情報社会を支える情報技術方を実現する教材と言えます。

ア 情報通信と計測・制御の技術 情報通信と計測・制御の仕組み及び社会におけるそれらの技術の活用について理解させる。
」と記述され、センサなどがついたII

第一代目ロボット梵天丸

ロボットは計測・制御の技術の教材として、ものづく筆者が 20 数年前、情報科教育法に導入したロボッりの体験に活用されました。2010 年の高等学校学習

トは NEC ネットイノベーションが開発した梵天丸で指導要領解説 情報編では「情報の科学」で「（2）問す。ワンチップのマイコンを搭載した自律型二輪駆動

題解決とコンピュータの活用」におけるプログラミン

ロボットで、単三乾電池 4 本で動かすことができまグを用いる実践的・体験的な活動として、ロボットづす。組み立ては 2 時間も掛からないので学生には 1

くりとロボコンは興味を引く教材として普及しました。

時限で作成させていました。

2018 年の高等学校学習指導要領「情報Ⅰ」の教員研

赤外線受光ユニットがついており障害物を認識でき修用教材では、（3）コンピュータとプログラミングのます。プログラムはひらがなを用いた「まきもの」となかで「学習 13 外部装置との接続」が設けられ、研いう専用の言語で行いますので不慣れな学生でも作成修の目的として「コンピュータによる計測・制御シスできました。「まきもの」はコンパイラ型言語でコンテムを構成するセンサやアクチュエータ，AD コンバパイルするときに機械語への翻訳をみることができるータや DA コンバータなどの各装置の役割とそれらのも良い点でした。学生には「壁を認識してもどっての構成の仕組みを理解する。センサからデータを入力くる時間競技」と「自由型演技」を行わせていました。

したりアクチュエータへデータを出力したりする基本

ロボットの上にいろいろな装飾をすることができるの的なプログラムについて，これらのプログラムを作成で、自由競技も楽しんで行っていました。受講する学する活動を通して，生徒に作成させる授業ができるよ

生が 80 人ほどいたころで、安価ですので、1 グルー
プ 3 人に 1 台で、全部で 3 時限でロボコンを実施していました。最後のロボコンの発表会はとても盛り上がった記憶があります。

III

第二代目プチロボ MS5
二代目に共立電子が発売する四足歩行ロボットを 10 年以上前から 3 年前
【図 1】梵天丸（https://www.sendai-c.ed.jp/~robot17/bon.htm）

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情報科教育のヒントまで使用していました。
【図 2】「まきもの」の画面（左記サイトより）ベネッセとマイクロソフトが教材開発したキャリアエジュケーションプ
ログラムでロボット教材をベースにした体験型プログラミング学習「ロボットを作ろう、動かそう」を導入しました。ベネッセに知り合いがおり、その方の紹介で授業に活用しました。専用の教材テキストマニュア
ルとプログラムテンプレートが準備されていました。写真のようにサー【図 3】プチロボ（https://eleshop.jp/shop/g/g402088/）【図 4】ボタンなどでインターフェイスを作成（https://robot.watch.impress.co.jp/cda/news/2009/03/02/1641.html）
よりボモータが 5 軸で足を 4 脚と頭を制 御 し ま す。コ ン ピ ュ ー タ と のUSB 接続ケーブル、別売の無線コントロールモジュールなどでプログラムを動かします。
アルミシャーシからターボモータの組み込みを含めて、一から組み立てを行いますので、かなり本格的なロボット作りになります。早いチー【図 5】mBot2（https://www.makeblock.com.cn/jp/steam-kits/mbot2）より【図 6】Web 版のプログラミング画面

ムでも 2 時間はかかったと思います。プログラムは Visual Basic を用いて、各モータた。自分の勤務校でも取り入れた先生が多くいらっしの動きを制御するボタンやスライドバーなどを作成し、ゃいます。

自分たちのインターフェイス【図 4】に置いていきます。現在では共立電子から Scratch 版も提供されています。学生たちはマニュアルを読んでの組み立てとプログラミングを 4 時限分ぐらいで行いました。ベ
ネッセが高校に提供する教育プログラムでは 2―3 日間をかけて行っています（ベネッセは中高生ロボットコンテストを開催していました）。

IV

第三代目 mBot2

一昨年から MakeBlock 社の CyberPi を搭載したロボット mBot2 に機種を変更しました。
拡張ボード、超音波センサ、クアッド RGB センサ、正確な制御ができるエンコーダモータなどを搭載した

課題は 3 m の直進歩行の時間競走と自由演技を課

ロボットで WiFi モジュールなどの多くの入出力モジしていました。このロボットに四足歩行をさせるにはュールを採用し、複雑なプログラミングによる体験が4 つの足を動かす角度やタイミングと首を振る動作を可能です。筆者がこのロボットを採用し始めた理由は協調させなければならず、足を動かすだけではだめで、センサが豊富で計測の活動が充実できること、そして重心移動のために首振りをするための 5 つ目のター

制御のプログラミングが情報Ⅰで扱われることが多いボモータの動きも大切になります。学生はこのプログ

Scratch と Python の両方で行えるからです。

ラムの作成に苦労しながらも試行錯誤をして修正し、【図 5】の右上に Scratch と Python の切り替えが楽しんでやっていました。歩行が実現しても直進させできるボタンがあり、両方で同じ動きのビジュアルプることも大変でものづくりの大変さを学んでいました。

ログラミングと Python の code 作成が可能です。課ロボコンの当日は大盛り上がりで効果がある教材でし題は提供されているコースの色などをトレースして回た。

る時間競技を行っています。学生はかなりのプログラ

実はこの体験型プログラミング学習「ロボットを作ミング経験とロボット体験ができています。

ろう、動かそう」教材は、教員免許状更新講習の「先情報科におけるロボット体験やロボコンは学生や生生もロボコンしよう」という講座でも使用していまし徒にとって、プログラミングの楽しさとものづくりのた。そのときはベネッセからも講師を招き、充実の 3

喜びを提供します。先生方も取り組んでみてはいかが日間を体験して頂きました。講習を受けた先生方も 1でしょうか。

人 1 台で取り組み、評価も非常に高かった講習でし理大

科学フォーラム

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