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情報とコンピュータ
～プログラムによる計測と制御～
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本日の内容①
•身の回りのコンピュータと制御
•授業で使用するロボットについて
•ソフトウェア・シミュレータの操作方法の説明
•ロボットのプログラミング演習
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身の回りのコンピュータと制御
コンピュータは身の回りのいろいろなところで使用されています。
たとえば、エアコン
部屋の温度が暑い
（入力）
冷房を強めよう
（判断・命令）
冷房を強める
（出力）
部屋の室温を感知（計測）し、
コンピュータで判断し
エアコンの働きを制御している。
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身の回りのコンピュータと制御
コンピュータで制御されているものを探してみましょう。
例＞ ・エアコン
－ 室内の温度に合わせて、冷房暖房の強弱を調整する
• 自動ドア
– 人を感知し、扉の開閉を行なう。
• デジタルカメラ
– センサで手ブレを補正したり、ピントを合わせたり
自動的にきれいな画像を撮影できる。
他に「自動車」「炊飯器」「冷蔵庫」「自動改札」など。
→実生活にはコンピュータ制御機器があふれている。
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コンピュータで制御される機器の特徴
エアコンの場合
部屋の温度を感知
（入力）
①．センサ
状況を感知する。
→温度センサ、光センサ、傾斜センサ
冷房を強めよう
（判断・命令）
②．コンピュータ
動作を判断し、命令を行なう。
冷房を強める
（出力）
③．アクチュエータ
動作・仕事を行なう。
→クーラー、ヒーター、モーター
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授業で用いる制御ロボットについて
①
Beauto Racer（ビュート レーサー）
②
①．センサ＝赤外線センサ
物や床の状況をみる
②．コンピュータ＝PICマイコン
命令を覚えたり、行動を考える
③
③．アクチュエータ＝モーター、LED
ロボットを動かす。
点灯・点滅する。
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アルゴリズムとフローチャート
アルゴリズム＝ある特定の目的を達成するための処理手順。
それを分かりやすく表したのが、フローチャートといいます。
問題に対して、問題を分析して
クリアする方法を考えて、実行する。
本日は、シミュレータを用います。
失敗しながら何度でも挑戦してほしい。
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ロボットのプログラミングについて
これから、制御を行なうためのプログラムを学習していきます。
プログラミングは専用ソフトウェアBeautoBuilderRを用い、
命令のブロックを並べることで行ないます。
これは、LEDの点滅を
繰り返すプログラムです
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ロボットのプログラミング
プログラミングには主に
・順次
・繰り返し
・分岐
の３つの手順があります。
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順次処理のプログラム
開始
仕事1
仕事2
仕事を順番に並べ、一つずつ
実行するようなプログラムを
「順次」のプログラムといいます。
もっとも単純なプログラムです。
仕事3
終了
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ソフトウェア BeautoBuilderRの起動
ダブル
クリック!
車型のアイコン「cl_edit_ｒ.exe」を
ダブルクリックします。
ソフトウェアの画面
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前進のプログラミング（順次） 「1.5秒前進」
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前進のプログラミングの作り方
をクリックで選択！
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クリックすると
ブロックを追加！
前進のプログラミングの作り方
青い■をド
ラッグ
矢印を伸ばして
ブロックにつなぐ。
ボタンをは
なすと接続
完了。
「終了」にも
つなげる。
1.5秒前進が完成。
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プログラムの実行
① クリック
②
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をクリック
【操作】ロボットの位置や向きの変更
ロボットをドラッグ
すると、ロボットの
位置を変更できる
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ロボットで右クリックする
と向きを変更できる
前進のプログラム 時間の変更
① クリック
命令をクリックすると、
左下の「設定エリア」の
表示が変わります。
表示が
切り替わる
クリックすると
進む時間が変わる
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他のブロックの動きを確認
前進以外のブロックでは、ロボットがどのように
動作するのか確かめてください。（5分間程度）
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【作成例】他のブロックの動きを確認
前進や旋回のブロックを使用、
動作時間を変更する。
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課題 ステップ１（順次）
クリックし、1番の
コースを選択する
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課題 ステップ１（順次）
プログラムをスタートしたら、
前進して90度回り、
もう一度1秒前進して
ゴールまで移動します。
次の点を整理してプログラミ
ングしましょう。
①どの命令が必要なのか
②どういう順番でつなげるのか
③90度回るには、時間を
いくらに設定するか
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課題 解答例
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課題 ステップ２（順次）
進入禁止エリアに入らないように
1周する。
最後に、スタート時と同じ方向に
向く（画面では上向き）。
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課題 解答例
ブロックが多いのですっきりしない...
もし１０周に増やしたい場合は、
さらに手間がかかります。
「前進1.6秒＋右旋回0.6秒」が
4回 使用されている。
同じ命令を何度も実行する場合は、
「繰り返し」を使います。
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繰り返しブロックの使い方
繰り返しブロックは、「繰り返しの始まり」
と「終わり」の二つがセットになっています。
繰り返す回数を自由に設定できます。
繰り返し回数を設定
繰り返しブロックで挟まれた命令を
設定した回数だけ繰り返します。
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課題２の 繰り返しのプログラミング
繰り返しの命令を活用すると、効率
よくプログラミングできます。
同じような命令がいくつも出てくる場
合は、共通する部分を繰り返しの命
令でうまくまとめてみよう。
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課題３ ジグザグに走るプログラム（フリーコース）
ゴール
１秒
３回
２回
プログラムをスタートしたら、
３回ジグザグに進んで、最後に
１秒前進するプログラムを作り
なさい。ただし、必ず繰り返し
を使い、前進・右旋回（0.5秒）
左旋回（0.5秒）はそれぞれ
一つしか使ってはいけません。
次の点を整理してプログラミングを
行いましょう。
１回
スタート
①どの部分を繰り返すと良いのか
②どの部分を繰り返してはいけな
いのか
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課題３ 解答例
最初に右旋回・左旋回の命令を
つなげて、それを繰り返しブロック
で囲みます。
前進は最後に一回だけなので、
繰り返しに入れないように注意。
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ロボットのプログラミング
プログラミングには主に
・順次
・繰り返し
・分岐
の３つの手順があります。
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本日の内容②
分岐のプログラミングに挑戦
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【復習】ロボットのプログラミング
開始
仕事1
仕事2
仕事3
プログラミングには主に
・順次
・繰り返し
・分岐
の３つの手順があります。
終了
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順次のプログラミング
今朝、起きてから行った行動をフローチャートにしてみよう。（５分間）
目覚める
朝ごはんをつくる
目覚まし時計を止める
ベットから出る
顔を洗いに行く
学校に到着
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分岐のプログラミング
１時間 起きるのが、遅かったらどうするだろうか。（５分間）
目覚める
服を着がえる
目覚まし時計を見る
顔が青くなる
ベッドから出る
学校に到着
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分岐のプログラミング
人間の行動は、状況によって変化します。
目覚める
時間は8時より早いか
顔が青くなる
ベッドから出る
服を着替える
顔を洗いに行く
家を出る
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分岐のプログラミング
状況によって処理の内容を変えたい
場合に、「分岐」を使います。
分岐
YES
仕事A
NO
仕事B
分岐ブロック
例えば、自動ドアで は、センサで感知し
ドアの前に人がいる場合、「開く」
ドアの前に人がいない場合、「閉じる」
という処理が行なわれています。
次にロボットのセンサを用いた分岐の
プログラミングを行ないます。
→ 黒いライン上で止まる
プログラミング（ステップ３）
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分岐のプログラミング
黒いライン上で止まるプログラミング（ステップ３）
⇒ 白色の上では、前進・黒色の上では停止。
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ロボットの赤外線センサについて
赤外線センサは、赤外線を出す部分と
反射した赤外線を受ける部分を持ちます。
指
赤外線を出
す部分
赤外線を
受ける部分
反射した赤外線を受け
て物体を感知する
センサの値はセンサエリアに表示される
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ライントレース：ラインの計測
白
白・黒や濃淡の計測
白い
黒
黒い
黒色は光を吸収する性質が
あるため反射光が少なくなります。
●白色・黒色ではセンサの値は
いくらになりますか？
白色 → センサ値［
］
黒色 → センサ値［
］
●グラデーションのところでは
どのように数値が変化する？
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分岐ブロック 【しきい値の決定方法について】
・白の上
センサ値＝10
・黒ライン
センサ値＝162
現実のセンサ値は、ノイズや電源
の影響で、若干 変化します。
ノイズなどの影響を踏まえ、「白色」
と「黒色」の状態を分けるしきい値
は２つのセンサ値の真ん中にする
ようにします。
しきい値＝86
しきい値
（10+162）÷2=86
10 ～ 86 ～ 162
+76 +76
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黒いライン上で止まるプログラミング（ステップ３）
しきい値は86
86
【 左センサ＜86 】
タイヤが回る
止まる
・白（センサ値 １０付近）
前進
左センサが86よりも小さい→「はい」 タイヤ回る
・黒（センサ値 １62付近）
左センサが86よりも大きい→「いいえ」 止まる
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黒いライン上で止まるプログラミング（ステップ３）
プログラムを繰り返すので
ループを使用する。（無限）
ここまで出来れば、実行してみましょう。
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センサへの反応を早める方法
前進（1.5秒）というブロック
実は、3つのブロックから出来ています。
「前進」＋「1.5秒続ける」＋「止まる」
前進（1.5秒）を「前進」のみにすることで
無駄な処理がなくなり、
センサへの反応を早めることが出来ます。
「前に進む」をチェックする
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黒いライン上で止まるプログラミング（ステップ３）
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ライントレースに挑戦
ここまで勉強した内容を応用すると、黒い線をなぞって動く
ライントレースのプログラムを作ることができます。
ライントレースの原理は、工場で荷物を運ぶ自動搬送車でも
使用されています。
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ライントレース：しきい値について
左回り
白＝１０
黒＝１６２
左センサのしきい値は
１０と１６２の真ん中の
数値で「８６」に設定する。
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ライントレース（左回り）：分岐動作について
【カーブに来たとき】
左センサにラインが
かかれば、左に曲がる
左センサ＝160 （黒）
ラインにかからない
場合、そのまま前進
左センサ＝１０ （白）
左センサが白の上（8６より小さい）
→ 前進
左センサが黒の上（8６より小さくない）
→ 左旋回
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繰り返しの設定
同じ動作をずっと
繰り返しさせたいので、
Loopは「無限」の
繰り返しで設定する。
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ライントレースに挑戦
前進（1.5秒）または左旋回（1.5秒）
している間は、センサで検知されない。
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センサへの反応を早める方法
「前に進む」をチェックする
「左に曲がる」をチェックする
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ライントレースのプログラミング（左回り）
左回り
ライントレースさせてみましょう
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課題４ 右回りのライントレースを作成しなさい。
・右センサを使用します。
右回り
・右センサが白色のとき、前進
・右センサが黒色のライン上のとき、
どちらに曲がる？
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課題４ 解答例
右センサを使用
・右センサが白色のとき
→ 前進
・右センサが黒色のライン上のとき
→ 右旋回
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【まとめ②】
プログラミングには主に
・順次
・繰り返し
・分岐
の３つの手順があります。
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本日の内容③
•分岐について
•複雑なライントレースに挑戦
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分岐のプログラミング
状況によって行動は変わります。
目覚める
時間は8時より早いか
センサ値は８６より小さいか
顔が青くなる
ベッドから出る
服を着替える
顔を洗いに行く
家を出る
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S字ライントレースに挑戦
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課題５
ヒント１
分岐ブロックを連続に配置し、使用することが出来ます。
左回り
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右回り
課題５
ヒント2
ライントレースを行なう際、ロボットには４つの状況があります。
左センサが白
左センサが白
左センサが黒
左センサが黒
右センサが白
右センサが黒
右センサが白
右センサが黒
⇒前進
⇒右旋回
⇒左旋回
⇒？？？
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課題５
ヒント３
左センサで計測してから、
右センサで計測するようになっています。
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課題５
答え①
白・白
白・黒
黒・白
黒・黒
前進
右旋回
左旋回
停止
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課題５
答え
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【操作メモ】速度の調整
調整
調整
「設定」→
「シミュレータのモーターの設定」を選択。
「OK」をクリック
左
右
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８字ライントレースに挑戦
灰色部分を検知するためには
「しきい値」をいくらにすればいいか
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課題６
ヒント
ライントレースを行なう際、ロボットには４つの状況があります。
左センサが白
左センサが白
左センサが黒
左センサが黒
右センサが白
右センサが黒
右センサが白
右センサが黒
⇒前進
⇒右旋回
⇒左旋回
⇒前進
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課題６
答え①
白
黒
白・白
白・黒
黒・白
黒・黒
前進
右旋回
左旋回
前進
右センサのしきい値を
42にする。
センサの値は、
白の上にある時：10
灰色の上にある時：75
10と75の真ん中の値を
しきい値とします。
（10＋75）÷２＝42.5
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課題６
答え
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複雑なライントレースに挑戦
これまで学習したことをコースをクリアできる。
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【まとめ３】
プログラミングには主に
・順次
・繰り返し
・分岐
の３つの手順があります。
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