地域の学習塾として22年 学研森本教室|金沢市

 地域の学習塾として小中学生を指導して22年の学研教室です。

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イノベーターコース

イノベーターコース(3年目)は、様々な資料を参考にしながら研究を行い、楽しくなるような機能を追加したり、デザインに工夫を凝らしたりして、オリジナル性をより深めます。また、パソコン上でアニメーションを作り、組み立てたロボットを多様に演出します。

I1  釣りゲームの研究(ロボット編)   4月
I2  釣りゲームの研究2(ロボット&プレイ画面編)  5月
I3  生物模倣 ホタルの光の研究  6月
I4  スマートホームの研究  7月
I5  歩行と進化の研究 恐竜編  8月
I6  歩行と進化の研究 直立二足歩行編  9月
I7  倒立振子ロボットの研究   10月 
I8  スキャナの研究  11月
I9  DJブースの研究 作曲&アレンジ演奏  12月
 I10   巨大クレーンの研究  1月
I11  スイッチの研究~早おしクイズ~  2月
I12  課題解決 世界遺産ツアー  3月


「DCモーター」の『モーター校正』
※新型コロナウィルス対応のため、2020年4月~7月は日程を変更して実施しました。
 ここで掲載している動画は、テキストのプログラムに手を加えていることがあります。

I1『釣りゲームの研究(ロボット編)』

i1-1_釣りゲームs_コピー釣り(つり)ゲームの製作では、初めて『ジャイロセンサー』を使いました。竿(さお)を振ってゲームを開始し、リールを巻くとサオがしなり、魚が釣れるゲームです(Google 動画13秒)。
後半では、サオを振った後、「魚が針にかかるまで待つ」等を追加しました。

I2『釣りゲームの研究2(ロボット&プレイ画面編)』

I2-1_カツオの一本釣りs_コピー「キャラクター」バージョンのプログラムを初めて体験し、『カツオの一本釣り』を製作しました。
自分でお絵かきしたカツオを下から上へ移動させるアニメーションで、カツオが釣り上げられたときの動きを再現しました(Google 動画20秒)。

I2-2-2_鳥山s舵(かじ)を組み立て、船と鳥山(とりやま)を追加しました。
船を鳥山まで操縦すると、『カツオ発見!』と表示されたあと、カツオの一本釣りの画面に切り替わります(Google 動画20秒)。

I3『生物模倣 ホタルの光の研究』

I3-1_ホタルs_コピー(1)ホタルが「ふわっ」と光る感じを、プログラミングで再現しました。
 光り方のちがいで、3種類のホタル
・ヒメボタル :速いリズム
・ゲンジボタル:ゆっくり
・ヘイケボタル:不規則
を見分けよう(Google 動画22秒)。

I3-2_音ホタルs(2)音に反応し、パソコン画面上のホタルが飛び立ちます。上の写真で、スタディーノ本体の上に取り付けられているのが「音センサー」です。音の大きさを感知します。
ホタルの光は、バラバラの水平位置から、大きさ・明るさを変え、回転しながら飛び立ちます(Google 動画11秒)。


I3-3_ホタルの会話300(3)前にいるホタル(写真の右)が光ったら、後ろのホタルも光ります。
まるで、ホタルが会話をしているようです(Google 動画22秒)。

I4『スマートホームの研究』

I4-1_スマートハウスs_コピー家電などをインターネットにつなぐことで、便利な暮らしができる家が「スマートホーム」です。
(1)パソコン画面で操作して、照明をつけたり消したり、ドアを開けたり閉めたりしました(Google 動画17秒)。


I4-2_防犯1_300(2)防犯システムを考えました。
「どろぼう」が来たら、ブザーを鳴らし警告を表示します。また、明かりがつき警告を表示します(Google 動画20秒)。
(3)数字を正しい順に押すと、ドアが開くようにしました(Google 動画21秒)。
I4-3_見守り2_t300_コピー(4)「見守りシステムの開発」で、一人暮らしのお年寄り(写真の赤い矢印)の生活を見守るしくみを考えました。
冷蔵庫を開けたり、お風呂に入ったりしたら、センサーで感知し知らせてくれます(Google 動画19秒)。

I5『歩行と進化の研究 恐竜編』

I5-1_四足歩行2_t360(1) 四足歩行(よんそくほこう)の恐竜(ステゴサウルス型ロボット)を製作しました。
  最初は、四足歩行すると前方につんのめってしまったので、重心を考えてブロックを付け変え、足を上げる角度を小さくしました(Google 動画17秒)。


I5-2_二足歩行_t300(2) 二足歩行(にそくほこう)の恐竜(ティラノサウルス型ロボット)を製作しました。
 四足歩行の恐竜よりも複雑な動きをします。銅をひねったり、口を開け閉めしたりします。
 モーター校正をする前は、転んでしましましたが、校正後は上手に歩行できました(Google 動画27秒)。

I6『歩行と進化の研究 直立二足歩行編』

I6-1_直立二足歩行_t300(1) 直立して二足歩行するロボットを製作しました。
  ヒトのようにまっすぐまっすぐ立って二足歩行するロボットです。片足に4個ずつ、計8個のサーボモーターを使って、足の関節の動きを再現しています(Google 動画19秒)。
(2) 自力で起き上がるロボットを製作しました。
  倒れても、加速度センサーでうつ伏せかあお向けかを感知し、自力で起き上がるようにしました。直立後、二足歩行します(Google 動画25秒)。

I7『倒立振子ロボット』の研究

I7-1_ミニ倒立振子_t300車輪型の『ミニ倒立振子(とうりつしんし)』を作って、一輪車のようにバランスをとりました。
加速度センサーを取り付けた「スタディーノ本体」をコントローラとして使用しました。『ミニ倒立振子』が前にかたむいた時は前進させ、後ろにかたむいたら後退させ、姿勢をまっすぐにしました。(Google 動画2秒
 

I7-2_倒立振子_t300
次に、ジャイロセンサーを使って、かたむきの大きさとかたむく速さを調べました。
角度と速度を計算し、「キャラクターバージョン」の矢印を回転させました。(Google 動画11秒



I7-4_倒立ロボ2_t240後半では、倒立振子ロボットがまっすぐに立つ状態を保つようにプログラミングしました。
ロボットのスイッチを入れ、バランスが取れる状態にして手を放すと、かたむく速さから車輪の向きとスピードを調整します。3分以上安定して立っていることができました。(Google 動画24秒
※『モーター校正』を行い、左右の車輪の回転スピードが同じになるように調整しました。次の記事に詳細を記述しています。

「DCモーター」の『モーター校正』

I7_モーター校正t300I7の『倒立振子ロボット』で、DCモーター2個が車輪を回転させるために使われています。
左右2個のDCモーターの回転速度が異なるとバランスが崩れてしまします。
『モーター校正』で、DCモーター2個(M1とM2)の回転スピードが同じになるように調整する必要がありました。


I7_モーター校正2a(1)回転の速さの違いが分かるように、左右の車輪に印(しるし)を付けます(ここでは赤いシールを貼りました)(写真上)。
(2)「回転」をクリックし、車輪を回転させます。
(3)印(赤いシール)を見て、速く回転したDCモーターのスピードを小さくします(赤枠部分をマウスで左右にドラッグする)。
(4)「停止」をクリックし、左右の印の位置を確認します。
(5)印を確認しながら(2)~(4)を繰り返します。
 

I8『スキャナ』の研究

I8-1_文字スキャナt360[平面]
文字や画像などを読み込んで、データとして保存するのが「スキャナ」です。
文字スキャナでは、赤外線フォトリフレクター(写真中央)が「吉」の文字の上を横に1列ずつ移動し、白黒を判別します。
読み取った結果を、パソコン画面に表示しました(Google 動画20秒)。

I8-3_立体スキャナ2_t360[立体]
赤外線フォトリフレクターで、物体までの距離を調べる「立体スキャナ」を製作しました。
ブロックの高さを測定し、パソコン画面に表示しました(Google 動画29秒)。

I9『DJブースの研究 作曲&アレンジ演奏』

I9-1_キラキラ星t360前半は、キャラクターモードです。
背景に「ピアノの鍵盤」画像を読み込んでいます。
ピアノの鍵盤上に「メロディー」のスプライト(長方形)を、下の段に「リズム」のスプライトを並べました。
プログラムを実行すると、たて長の赤い「バー」が左から右へ移動し、触れたスプライトを演奏します(Google 動画6秒)。何の曲か分かりますか。



I9-2_DJブース_t360後半では「DJコントローラ」をブロックで組み立て、前半に作った「キラキラ星」の曲をアレンジしました。
リズムやメロディーの音量を変えたり、楽器を変えたり、テンポを速くしたり遅くしたり、曲を途中で止めたり、「キュッキュッ」というスクラッチ音を鳴らしたりできます(Google 動画27秒)。

I10『巨大クレーンの研究』

I10-1_天井クレーンt360工事現場で見かける「クレーン」です。
動力を使って、重い荷物をつり上げ、別の場所へ運ぶ機械です。屋内で荷物を運ぶ「天井クレーン」もあります。
前半は、「天井クレーン」を製作しました。
加速度センサーで操作しバケットを前後左右に移動させ、タッチセンサーで開閉します。
荷物をつかんで運び、目的の場所ではなします(Google 動画20秒)。


I10-3_クレーンゲーム発展t360後半は、タッチセンサーのみで操作する「クレーンゲーム」です。
タイミングよくボタンを押して景品をねらいます。ブロックをゴールに入れたときに、画面に景品が表示されます。演出も追加しました(Google 動画18秒)。

I11-1『スイッチの研究』

I11-1_早おしバトル2_t360
『早おしバトル』を製作しました。
「タッチセンサー」(押して使用するスイッチ)が1つしかないため、2人で対戦できるように「フォトリフレクター」で代用しています。
ブザーが鳴ったら、どちらが早くスイッチを押せるか競います。お手つきした時の処理もプログラムしました(Google 動画19秒)。

I11-2『スイッチの研究』2

I11-2_漢字クイズt360後半は、『早おしバトル』を製作しました。
まず、『漢字クイズ』を製作しました。
国名のクイズです。「読み方は?」とパソコンの画面に表示させます。入力された答えを判定し、「正解!」か「はずれ!」かを表示させました。(Google 動画25秒

I11-3_シルエットクイズt360発展として、次の3つのクイズも紹介されています。
(1)シルエットクイズ(Google 動画15秒
(2)<編集中>
(3)<編集中>
 

「サーボモーター」の『モーター校正』

I11-1_早おしバトル1_t240aI11の『早おしバトル』で、サーボモーター2個が左右の札を上げるために使われています(写真上)。
サーボモーター2個(D9とD10)の角度が異なっていたので、『モーター校正』で角度が同じになるように調整する必要がありました。


I11_モーター校正_t240a(1)左の札(D9)が右に比べて下がっていました。
(2)▲をクリックし、位置が同じ高さになるように調整します(写真下)。
(4)「OK」をクリックし、角度を確定させます。

『モーター校正』によって、左右の札が同じ角度で上がったり下がったりするようにできました。

I12『課題解決 世界遺産ツアー』

I12-4-1_モアイt360
最終回は、限られたアイテムで課題を解決する「ナゾとき」に次々にチャレンジします。



I12-1_万里の長城(1) 『万里の長城』に見立てた箱の上に、羊(四角ブロック)を乗せるGoogle 動画7秒
【使えるアイテム】サーボモーター1個

I12-2_黄金の財宝t240(2) 『ピラミッドの黄金の財宝』(左から、マスク・首飾り・スカラベ)を、石棺(箱のふた)の中に入れ、見ないで何が入っているか当てる。
【使えるアイテム】+フォトリフレクター1個

I12-3_ナスカt240(3) 『ナスカの巨大地上絵』を、スタート地点からゴール地点まで走ってそうじします。
【使えるアイテム】+DCモーター2個、タイヤ2個
ライントレースカーを製作して、走らせました(Google 動画18秒)。

I12-4-1_モアイt360(4) 『イースター島のモアイ』を起き上がらせます。
ライントレースカーにクレーンを取り付け、「吊(つ)り具」付きのモアイを起き上がらせました(Google 動画14秒)。

I12-4-2_モアイt360【使えるアイテム】+加速度センサー1個
次に、加速度センサーを追加し、コントローラで操作して、「吊(つ)り具」付きのモアイを起き上がらせました(Google 動画27秒)。
 

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