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レゴブースト×STEAM教育!自宅でロボットプログラミング【2.ブルドーザー】

レゴブースト×STEAM教育!自宅でロボットプログラミング【2.ブルドーザー】

 

自宅でレゴを使って作れるロボットはないかな・・・
組立説明書のPDFとかあればいいのにな・・・

 

自宅でレゴプログラミングを始めようと思っても
レゴロボットの組立説明書って、
ネットでなかなか見つからないですよね・・・

 

ということで、レゴブーストだけで作れる組立説明書を作りました!

 

 

第2回目はブルドーザーの作り方です!

 

 

 

 

第2回の目標

  • 2つのモーターを使って「車」を作る
  • 旋回する
  • カーブする
  • リンク機構を作る(4節リンク)

 

 

実際にロボットを組んで動かすので、楽しく物理とプログラミングを学べますよ。

 

 

 

それではサクッと組み立て方とプログラムについて説明しますね!

 

 

第1回はこちらから。

参考レゴ×スクラッチ!自宅でロボットプログラミング【1.モノレール】

続きを見る

 

 

 

 

 

1.レゴブースト ブルドーザーの組立説明書【無料PDF】

レゴブースト ブルドーザーの組立説明書【無料PDF】

 

 

子どもだけで簡単に作れるように、組立説明書を制作しました。

PDF以下のリンクからどうぞ。

BoostBulldozer_BI.pdf

 

 

 

今回のポイントはクランク機構ギア変速

クランク機構について3章でくわしく説明します。

 

ギア変速は次回、「フォークリフトを作ろう!」で取り上げますね。

 

 

 

 

 

 

2.【レゴブースト×スクラッチ】旋回・カーブの動きを作ろう !

 

【レゴブースト×スクラッチ】旋回・カーブの動きを作ろう !

 

ロボットができあがったら、

自分でプログラミングにチャレンジしてみましょう!

 

プログラミング課題集

  1. まわれ右
  2. カーブ
  3. アームの上下(外部モーター制御)

 

ならびかえだけでできるように、サンプルプログラムを用意しました。

 

 

サンプルプログラム:https://scratch.mit.edu/projects/537755583

 

 

 

 

簡単すぎるよ〜ってあなたはステップアップ課題にチャレンジ!

 

 

ステップアップ課題

  1. さんかくをかく
  2. しかくをかく
  3. まるをかく
  4. S字をかく

 

 

全部できたら、カーブ・旋回の習得完了!

ミッションクリアです。

 

 

 

 

 

3.【おまけ】レゴブーストで学ぶ、4節リンクのしくみ

【おまけ】レゴブーストで学ぶ、4節リンクのしくみ

 

今回のおまけは、リンク機構の説明です。

 

リンク機構は回転運動を思い通りの動作に変える機構のことです。

 

レゴブロックではビームやリフトアームを

 

シャフトや、摩擦の少ない灰色ピンで結んで作れます。

 

 

 

リンク機構を作るときに覚えておきたいのは、この2点!

ポイント

  • 4節であること
  • 1番短いリンクともう1つのリンクの長さを足したものが、残りの2つの和より短いこと
    (グラスホフの定理)

 

 

この2つの条件を満たすと、スムーズで一定な動きをするリンク機構を組み立てることができます。

 

今回作ったブルドーザーで具体例を見てみましょう。

 

 

 

条件1.4節であること

レゴブーストでリンク機構を作る条件

 

今回作るブルドーザーは、写真の線のように4節リンクです。

 

白ビーム・青ビーム・青リフトアームで合計3本だから3節リンクではないの?

 

といった疑問があると思いますが、

 

赤色の丸の部分が固定なので、

水色の線を固定リンクとしてカウントしています。

 

 

4節リンクは決まった動きを繰り返すのが特徴。

3節だと、固定され、自由度がなくなるので、機構として動きません。

5節以上だと、動作に自由度がありすぎて、決まった動きをしなくなります。

 

 

なので、4節リンクがよく使われているのです

 

 

 

 

条件2.グラスホフの定理

レゴブーストでリンク機構を作る条件

ブルドーザーのアームの部分を見てみましょう。

さきほどの水色の線ではわかりにくいので、白ビーム(d)を配置しました。

 

 

上の写真の各リンクの長さを穴の数で表すと、

a:5個
b:9個
c:15個
d:約15個(ざっくり)

 

ここで、グラスホフの定理を再確認

1番短いリンクともう1つのリンクの長さを足したものが、残りの2つの和より短くなること

 

パターン1

a + b < c + d

5 + 9 < 15+15

14 < 30 → 成立

 

パターン2

a + c < b + d

5 + 15 < 9+15

20 < 24  → 成立

 

パターン3

a + d < b + c

5 + 15 < 9+15

20 < 24  → 成立

 

全て成り立つのでスムーズに動いていますね。

 

 

 

 

ということで、以下の2点を意識するだけで、簡単にリンク機構を作れますよ。

ポイント

  • 4節であること
  • グラスホフの定理

 

 

 

参考文献:めっちゃメカメカ!リンク機構99→∞

 

 

 

4.【まとめ】レゴブーストは小学生のSTEAM教育に最適!

【まとめ】レゴブーストは小学生のSTEAM教育に最適!

 

 

今回は、レゴブーストでブルドーザーを作って、

ポイント

  • レゴブーストを車として動かす方法
  • カーブ・旋回の方法
  • リンク機構の作り方

を学びました。

 

 

このように、レゴブーストは、

幼児〜小学生の自宅でのSTEAM教育・プログラミング教育におすすめです。

 

 

レゴブーストの詳細については、WEDOとの比較記事で詳しく説明しています。

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【実体験レビュー】レゴブーストとWEDO2.0の性能を比較してみた
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一児のパパです。 レゴブーストを使ったプログラミング教育について発信しています。 ロボット楽しさを知ってもらう「きっかけ」になればと思います!

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