マイコンとレゴを使ったロボットカーの開発 from Udemy

このコースでは、マイコンボードと「レゴ（LEGO）」を使ってシンプルなロボットカーを製作します。

車に、センサーを搭載して、

マイコンボードにプログラミングをして、

自分で障害物をよけるロボットカーを作ります。

マイコンボードは、使いやすくて定番の「アルディーノ（Arduino）」を使います。

ロボットカーの車体は、おもちゃのブロック「「レゴ」を使って組み立てます。そのため、車体の製作に工具は必要ありません。

電子部品の配線には、ブレッドボードを使います。そのため、電子回路の製作に、はんだ付けは必要ありません。

360度回転するサーボモータで、タイヤを回転させて、ロボットカーを走らせます。

超音波距離センサーを使って、非接触で、前方の障害物までの距離を測ります。

これらの電子部品をマイコンボードに接続し、組み立てたロボットカーに搭載します。

ロボットカーが自分で判断して行動するプログラムを作成します。

プログラムを実行し、パラメータを調整して、障害物をよけて進むロボットカーの完成です。

はじめに、このコースと一緒にロボットカーの製作を体験するために、準備するものを学びます。

次に、アルディーノについて学びます。アルディーノのソフトウェア開発環境「アルディーノIDE」を、パソコンにインストールします。

（このコース制作時は、アルディーノIDEのバージョン1.8でしたが、最新のバージョン2.0に対応できるよう追加で説明しています。）

そのあと、障害物をよけて進むロボットカーを開発していきます。

ロボットカーの仕組みを学びます。・ロボットカーを組み立てます。
ロボットカーのタイヤを回します。・ポテンショメータの使い方を学びます。・サーボモータの使い方を学びます。・ポテンショメータとサーボモータを、マイコンボードに接続する電子回路を学びます。・ポテンショメータとサーボモータを、マイコンボードに配線します。・サーボモータのPWM信号を変えるプログラミングをします。・プログラムを実行して、右左のタイヤをそれぞれ独立に回して、ロボットカーがどのような方向に動くのかを確かめます。
ロボットカーに自動走行させます。
・自動走行するロボットカーのプログラミングをします。
・プログラムを実行して、ロボットカーが、前進、後退、右回転、左回転、と自動走行するのを確かめます。
超音波距離センサーで距離を測ります。
・超音波距離センサーの使い方を学びます。
・超音波距離センサーを、マイコンボードに接続する電子回路を学びます。
・超音波距離センサーをマイコンボードに配線します。
・超音波距離センサーで距離を測るプログラミングをします。
・プログラムを実行して、超音波距離センサーで距離が測れるのを確かめます。
ロボットカーに障害物をよけさせます。
・障害物をよけるロボットカーのプログラミングをします。
・プログラムを実行して、障害物がなければロボットカーは前進、障害物があればロボットカーは右回転して障害物をよけるのを確かめます。障害物をよけるパラメータを調整して、ロボットカーの完成です。

What's inside

Learning objectives

シンプルなロボットカーの仕組み
マイコンボードの使い方
電子部品の使い方
電子回路図の読み方
ブレッドボードを使った電子部品の配線方法

マイコンのプログラミング
複数の電子部品を組み合せたプログラミング
レゴを使ったロボットカーの車体の組み立て方
自動走行のプログラミング
障害物をよけるプログラミング

シンプルなロボットカーの仕組み
マイコンボードの使い方
電子部品の使い方
電子回路図の読み方
ブレッドボードを使った電子部品の配線方法
マイコンのプログラミング
複数の電子部品を組み合せたプログラミング
レゴを使ったロボットカーの車体の組み立て方
自動走行のプログラミング
障害物をよけるプログラミング

Syllabus

コース紹介

はじめに

コースで学ぶ内容

コースの対象者

新しいバージョンの「アルディーノIDE v2.0」について、新機能ご紹介します。

新しいバージョンの「アルディーノIDE v2.0」のダウンロードとインストールの方法です。

新しいバージョンの「アルディーノIDE v2.0」の設定方法です。

新しいバージョンの「アルディーノIDE v2.0.0」で起こる症状と対処法です。

新しいバージョンの「アルディーノIDE v2.0」にサーボライブラリをインストールします。

Traffic lights

Read about what's good

what should give you pause

and possible dealbreakers

Uses Arduino, a popular and easy-to-use microcontroller board, making it suitable for beginners interested in robotics and embedded systems

Employs LEGO blocks for the robot car's chassis, eliminating the need for tools and simplifying the physical construction process for beginners

Utilizes breadboards for wiring electronic components, removing the need for soldering and making it easier for beginners to experiment with circuits

Includes coverage of Arduino IDE version 2.0, which may be useful for learners who want to stay up-to-date with the latest software versions

Requires specific hardware components like an Arduino Uno, breadboard, ultrasonic distance sensor, and LEGO parts, which may require additional purchases

Focuses on a specific project, building a robot car, which may not cover broader concepts in robotics or electronics that some learners may be interested in

Reviews summary

Arduinoとlegoでロボットカー開発入門

受講生によると、このコースはマイコンとレゴを使ってロボットカーを作るプロセスを学ぶための優れた入門コースです。特にArduino初心者やプログラミング未経験者にとって、非常に分かりやすく構成されていると多くの人が評価しています。レゴを使用するため、特別な工具やはんだ付けが不要で、手軽に始められる点が魅力的です。部品の組み立て方からプログラミングまで、段階的に丁寧に解説されており、実際にロボットカーが動いたときの達成感が大きいという声が多く見られます。一部の受講生は特定の部品の挙動や配線に少し戸惑うことがあったようですが、全体的にはポジティブな体験を提供しており、物理的なものづくりとプログラミングの基礎を楽しく学びたい人に強く推奨されています。

始めるには別途部品の準備が必要。

"このコースを始めるには、別途部品セットを購入する必要があります。"

"使用する部品リストが明確に提示されていて、準備しやすかったです。"

"秋月電子通商で推奨部品がまとめて購入できるので助かりました。"

"手持ちのレゴブロックが使えるか心配でしたが、基本的なパーツで大丈夫でした。"

応用やカスタマイズのアイデアが示される。

"ボーナスレクチャーで、さらに発展させるためのヒントが示されていて、今後が楽しみになりました。"

"自分で改造する意欲が湧きました。"

"基本的な仕組みが理解できたので、他のセンサーも試してみたいと思いました。"

新しいバージョンのIDEに関する説明がある。

"新しいArduino IDE v2.0に関する補足説明があり、最新環境でも困りませんでした。"

"コースが制作された後もアップデートされているのが素晴らしい。"

"v2.0の情報はネットでも少ないので、コース内で解説してもらえて助かった。"

組み立てからプログラミングまで順を追って解説。

"組み立てから配線、プログラミングまで、ステップバイステップで非常に丁寧でした。"

"動画を見ながら一緒に作業することで、迷うことなく進められました。"

"プログラミングの解説が分かりやすく、コードの意味を理解しながら書けました。"

"各セクションの長さが適切で、集中力を保ちやすかったです。"

実際に手を動かして学ぶことで理解が深まる。

"実際に手を動かして作っていくので、楽しみながら理解を深められます。"

"車体がレゴなので気軽に始められ、ブレッドボードなので配線も簡単です。"

"座学だけでなく、実際にモノを動かす面白さを体験できました。"

"プログラミングした通りにロボットカーが動いたときに、とても感動しました！"

マイコンやプログラミング初心者でも進めやすい。

"マイコンや電子工作、プログラミングが初めてでしたが、最後までやりきることができました。"

"Arduino IDEのインストールから丁寧に説明されているので、初心者でも大丈夫。"

"全くの初心者ですが、一つ一つの工程が丁寧で、大変分かりやすいです。"

"レゴとマイコン両方について学べる入門として、とても良かったです。特に初心者の方には入りやすい内容ではないでしょうか。"

特定のセンサーやモーターの扱いに注意が必要。

"超音波センサーの距離計測が不安定になることがあり、調整に少し時間がかかりました。"

"サーボモーターの動きが、教材通りにならない時があり、苦労しました。"

"部品の個体差があるのか、うまく動かない部分があって少し難しかったです。"

"配線ミスが原因でうまく動かないことがありましたが、解説を見直して解決できました。"

Activities

Be better prepared before your course. Deepen your understanding during and after it. Supplement your coursework and achieve mastery of the topics covered in マイコンとレゴを使ったロボットカーの開発 with these activities:

Arduinoの基礎を復習する

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コースでArduinoを使用する前に、Arduinoの基本的な知識を復習することで、スムーズに学習を進めることができます。

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Arduinoの公式ドキュメントを読む
基本的なスケッチを試す
過去のプロジェクトを振り返る

「Arduinoをはじめよう」を読む

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Arduinoの入門書を読むことで、コースに必要な基礎知識を習得し、理解を深めることができます。

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書籍を購入または図書館で借りる
書籍全体をざっと読む
Arduinoの基本に関する章を精読する
サンプルコードを実際に試す

簡単な電子回路を組んでみる

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ブレッドボードを使ってLEDを点灯させるなど、簡単な電子回路を組むことで、電子部品の扱い方や配線方法を実践的に学ぶことができます。

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LED、抵抗、ブレッドボードを用意する
回路図を参考に配線する
Arduinoを使ってLEDを点滅させるプログラムを作成する
動作を確認し、必要に応じて修正する

Four other activities

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Arduino IDEでサンプルスケッチを試す

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Arduino IDEに付属しているサンプルスケッチを試すことで、Arduinoの基本的なプログラミングを理解し、様々な機能を試すことができます。

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Arduino IDEを起動する
ファイルメニューからサンプルスケッチを選択する
スケッチをArduinoに書き込む
動作を確認し、コードを理解する

ロボットカー製作の進捗をブログに記録する

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ロボットカー製作の過程をブログに記録することで、学習内容を整理し、理解を深めることができます。また、他の学習者との交流も期待できます。

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ブログを開設する（既存のブログでも可）
ロボットカー製作の各ステップを写真や動画とともに記録する
製作で遭遇した問題点や解決策を記述する
他の学習者のブログを参考にしたり、コメントを送ったりする

「レゴ®アイデアブック」を参考にする

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レゴのアイデアブックを参考にすることで、ロボットカーの車体設計のアイデアを広げ、創造性を高めることができます。

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書籍を購入または図書館で借りる
様々なレゴ作品のアイデアを参考にする
ロボットカーの車体設計に応用できるアイデアを探す
実際にレゴブロックを組み立てて試作する

ロボットカーの改造プランを発表する

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コースで製作したロボットカーをさらに改造するためのプランを作成し、発表することで、学習内容を応用し、創造性を発揮することができます。

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ロボットカーの課題点や改善点を洗い出す
改造プランを具体的に設計する（必要な部品、回路図、プログラムなど）
プレゼンテーション資料を作成する
発表会でプランを発表し、質疑応答を行う

Career center

Learners who complete マイコンとレゴを使ったロボットカーの開発 will develop knowledge and skills that may be useful to these careers:

ロボット工学エンジニア

ロボット工学エンジニアは、ロボットや自動化システムの設計、開発、テスト、およびメンテナンスを行います。このコースで学ぶ、マイコンボードを用いたプログラミングや、センサーの利用、さらにはロボットカーの組み立てと制御は、ロボット工学エンジニアとしての基礎を形成する上で不可欠です。特に、アルディーノを用いた電子回路の構築や、サーボモータと超音波センサーを組み合わせて障害物を回避するロボットカーの設計は、複雑なロボットシステムの開発に必要な実践的なスキルを提供します。このコースは、ロボット工学エンジニアとしてのキャリアを志す方にとって、実践的なプロジェクト経験を積む上で非常に役立つでしょう。

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組み込みシステムエンジニア

組み込みシステムエンジニアは、特定の機能に特化したコンピュータシステムを設計、開発を行います。このコースで扱うマイコンボード、センサー、モータの制御、プログラミングは、組み込みシステムエンジニアの仕事に直結します。特に、アルディーノを用いた電子部品の制御、ブレッドボードを使った配線、そしてロボットカーの自律制御は、組み込みシステム開発における重要なステップであり、このコースでこれらの基礎を学ぶことは、組み込みシステムエンジニアを目指す上で大きなアドバンテージとなります。このコースは、実践的なスキルを身につけたいと考えているあなたに最適です。

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自動化エンジニア

自動化エンジニアは、製造プロセスやその他の業務を自動化するシステムの設計と実装を行います。このコースで学ぶ、センサーを用いた情報収集、マイコンボードによる制御、そしてプログラミングは、自動化システムの開発に必要不可欠です。特に、ロボットカーが障害物を回避して自律的に動くようにプログラムする経験は、実際の自動化システム開発における問題解決能力を養うのに役立ちます。自動化エンジニアとして成功するためには、このコースで得られる実践的な経験は非常に価値があるでしょう。

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電子工学エンジニア

電子工学エンジニアは、電子機器やシステムの研究、設計、開発、テストを行います。このコースで学ぶ、電子回路の組み立て、電子部品の配線、そしてマイコンボードを使ったプログラミングは、電子工学エンジニアの業務の基礎となります。特に、ブレッドボードを使った回路の構築と、アルディーノを用いたセンサーやモータの制御は、実践的な電子回路の知識を深める上で非常に重要です。このコースは、電子工学エンジニアとしてのキャリアをスタートさせる上で、確かな基礎を作るのに役立ちます。

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メカトロニクスエンジニア

メカトロニクスエンジニアは、機械工学、電子工学、情報工学を組み合わせたシステムを設計、開発します。このコースでは、レゴブロックを使った機械的な構造の組み立て、電子回路の構築、そしてアルディーノを用いたプログラミングを通じて、メカトロニクスの基礎を学ぶことができます。特に、ロボットカーの組み立てと制御は、メカトロニクスエンジニアリングにおいて非常に重要な実践的な経験です。このコースは、メカトロニクスエンジニアとしてのキャリアを志す方に、必要なスキルと知識を与えるでしょう。

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製品開発エンジニア

製品開発エンジニアは、新しい製品を企画、設計、開発します。このコースで得られる、センサーやモータの制御、マイコンボードを用いたプログラミング、そしてロボットカーの組み立て経験は、製品開発におけるプロトタイプ作成のスキルに繋がります。特に、アルディーノを用いた電子部品の制御や、レゴブロックを使った構造設計は、製品開発の初期段階で非常に役立ちます。製品開発エンジニアを目指す方は、このコースを通じて実践的な経験を積むことができるでしょう。

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ハードウェアエンジニア

ハードウェアエンジニアは、コンピュータや他のデバイスの物理的な部品を設計、開発、テストします。このコースで学ぶ、電子回路の配線、センサーの接続、マイコンボードのプログラミングは、ハードウェアエンジニアの仕事の基礎を形成します。特に、ブレッドボードを使った回路の構築や、アルディーノを用いた電子部品の制御は、ハードウェア開発における実践的なスキルを養うのに役立ちます。ハードウェアエンジニアを目指す方にとって、このコースは非常に有益な学習経験となるでしょう。

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技術教育者

技術教育者は、ロボット工学、電子工学、プログラミングなどの技術分野を教える役割を担います。このコースで得られる、ロボットカーの組み立てからプログラミング、そして障害物を回避させるまでの実践的な経験は、技術教育者としての教育コンテンツを作成する上で非常に役立ちます。特に、アルディーノとレゴを使った実習は、生徒に興味を持たせ、技術への理解を深めるための効果的な教材となります。技術教育者を目指す方は、このコースを通じて実践的な知識と経験を積むことができるでしょう。

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プロトタイピングエンジニア

プロトタイピングエンジニアは、新しい製品やシステムのプロトタイプを迅速に作成し、テストする役割を担います。このコースで学ぶ、アルディーノを用いた電子回路の構築、センサーの利用、そしてロボットカーの自律制御は、プロトタイピングに必要なスキルを養います。特に、レゴブロックを使った構造設計と、ブレッドボードを使った電子回路の実験は、プロトタイプ作成の効率化に大きく貢献します。プロトタイピングエンジニアを目指す方にとって、このコースは実践的なスキルを身につける上で非常に役立つでしょう。

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研究開発エンジニア

研究開発エンジニアは、新しい技術や製品を開発するための研究を行います。このコースで学ぶ、センサーを用いたデータ収集、マイコンボードによる制御、そしてプログラミングは、研究開発におけるプロトタイプの作成や実験に不可欠です。特に、アルディーノを用いた電子回路の構築や、ロボットカーの自律制御は、新しい技術の実証実験に役立ちます。研究開発エンジニアとして、このコースはあなたのスキルを向上させるのに役立つでしょう。

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技術コンサルタント

技術コンサルタントは、企業の技術的な課題を解決するためのアドバイスを提供します。このコースで得られる、電子回路の知識、プログラミング能力、そしてロボットカーの設計経験は、技術コンサルタントとしてクライアントに技術的な解決策を提供する上で役立ちます。特に、アルディーノやセンサーを用いた実用的なシステムの構築経験は、クライアントの技術的なニーズを理解し、具体的な提案を行う上で非常に重要です。技術コンサルタントを目指す方は、このコースから得られる実践的な知識を活かすことができるでしょう。

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アプリケーションエンジニア

アプリケーションエンジニアは、特定のニーズに合わせてソフトウェアやハードウェアをカスタマイズする役割を担います。このコースで学ぶ、マイコンボードのプログラミング、センサーの利用、そしてロボットカーの制御は、アプリケーションエンジニアが特定のアプリケーションを開発する上で役立ちます。特に、アルディーノを用いた電子回路の制御や、センサーデータを基にした自律制御のプログラミングは、実用的なアプリケーション開発に必要なスキルを提供します。アプリケーションエンジニアを目指す方は、このコースで実践的な知識と経験を積むことができるでしょう。

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品質管理エンジニア

品質管理エンジニアは、製品やプロセスの品質を確保するための業務を行います。このコースで学ぶ、電子部品の扱い方、マイコンボードのプログラミング、そしてロボットカーの動作確認は、品質管理における問題発見と解決に役立ちます。特に、サーボモータや超音波センサーの動作確認、そしてプログラムのデバッグは、製品の品質を評価する上で重要なスキルです。品質管理エンジニアとして、このコースでの学習はあなたの理解を深めるのに役立つでしょう。

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データ分析エンジニア

データ分析エンジニアは、データ分析結果に基づき、業務改善や新たなビジネスチャンスの発見を行います。このコースで学ぶ、センサーを用いたデータ収集、マイコンボードによるデータ処理、そして結果の可視化は、データ分析における基礎的なスキルとなります。特に、超音波センサーから得られる距離データを用いて障害物を回避するロボットカーの設計は、データ分析プロセスを理解するのに役立ちます。データ分析エンジニアを目指す方は、このコースを通じてデータを扱うための基本的な考え方を学ぶことができるでしょう。

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教育コンテンツ開発者

教育コンテンツ開発者は、学習教材やコースを設計、開発します。このコースで学ぶ、ロボットカーの組み立てからプログラミング、そして障害物回避までの一連のプロセスは、教育コンテンツを開発する上で役立ちます。特に、アルディーノとレゴを使った実践的な学習内容は、教育効果を高めるための貴重な素材となります。教育コンテンツ開発者を目指す方は、このコースから得られる実践的な経験を教材開発に生かすことができるでしょう。

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Reading list

We've selected one books that we think will supplement your learning. Use these to develop background knowledge, enrich your coursework, and gain a deeper understanding of the topics covered in マイコンとレゴを使ったロボットカーの開発.

Putting Knowledge to Work

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この本はArduinoの入門書として非常に有名で、基本的な使い方から応用まで幅広く解説されています。Arduinoの歴史や開発環境のセットアップ、基本的な電子回路の知識も含まれており、初心者でも安心して学習できます。このコースの予習として読むことで、Arduinoの理解を深め、よりスムーズにロボットカーの開発に取り組むことができます。また、リファレンスとしても役立ちます。

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