ロボットプログラミング教室が良いって聞くけど、月謝が高いし悩むなあ・・・
といった、お悩みを解決するため、おうちでできる、こども向けロボットプログラミング教材をご紹介します。
こどもと遊びながら、サイエンス、エンジニアリング、プログラミングを学べますよ。
本記事の内容
- レゴブーストを使用して、レゴWEDOのプログラミング教材を使用する方法
- オリジナルロボットの組み立て方
- 課題への取り組み方
レゴブーストでロボットを組み立てて、プログラムを書き込み、課題に取り組みます！
こんな方におすすめ
- 費用をおさえてこどものプログラミング教育に取り組みたい方
- おうちでこどもと一緒にプログラミング教育を楽しみたい方
- ロボットプログラミング教室を検討中の方
- レゴブーストの遊び方を知りたい方
目次
ロボットプログラミング教育をDIYするぞ〜！
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【実体験レビュー】レゴブーストとWEDO2.０の性能を比較評価
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１． 【プログラミング教材】WEDO2.0の基礎プロジェクト１「引く力」に取り組む
このプロジェクトでは、レゴブーストでプルロボットを組み立てて、プログラミングを行い、WEDO2.0の基礎プロジェクト１ 引く力 にチャレンジします！
レゴWEDO2.０のカリキュラムは、無料の専用アプリ内で閲覧することができますよ。
このプロジェクトの目標は以下の通り。
目標
- プログラミングでロボットを動かす体験を得る
- まさつ力とつりあいの概念を学ぶ
- 要素を分割して考える力を養う
ものの仕組みや力のはたらきを、実体験として楽しく学ぶことができるのが、ロボットを使った教育のいいところ。
体験ベース・親子のコミュニケーションを通して、文科省の発表している「主体的・対話的で深い学び」を先取りしちゃいましょう。
２. 【レゴブースト改造】プルロボットの組み立て方
レゴブーストを使って、荷物を引っ張ることができるロボットを組み立てます。
写真を見ながら組み立ててみましょう。
レゴブーストのセットだけで組み立てられます。
【パーツリスト】 レゴブースト版プルロボット
駆動ユニットの組み立て方
外部モーター１個で両輪を動かすために、歯車を使います。
今回使う歯車は、かさ歯車。（ベージュの歯車）
ベベルギア とも呼ばれ、軸の向きを変更することができます。
台車の組み立て方
裏から見た図
青色の丸い部品がポイント！
台車のまさつ力（すすむ向きと逆向きの力）を小さくするために使用しています。
パーツリストです。
ボディの組み立て方
ボディは動作に影響しないところなので、好きなかたちにアレンジしてね。
かっこいいロボット、かわいいロボットを作ってみよう！
３. 【プログラム説明】プルロボットのプログラムを組んでみよう
ロボットを組み立てたら、次はプログラミングを行いましょう。
写真のプログラムは、スタート後、50パーセントの速度で3sec間、まっすぐ進むプログラムです。
モーターは速度を −（マイナス）にするとモーターの回転方向を逆にできます。
プログラミングブロックの説明書は以下の記事からPDFを無料ダウンロード可能ですので是非どうぞ。
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参考【無料説明書】レゴブーストのプログラミングブロックと作り方の説明書【日本語PDF】
続きを見る
４【課題】レゴブースト版プルロボットをプログラミングし、まさつ力を学ぼう！
このカリキュラムで、
- 力のつりあい
- 荷物のまさつ力
- タイヤの空回りとグリップ力
を楽しみながら学びましょう。
たくさん物を運べるロボットのしくみは、まさつ力を表す以下の式で説明ができます。
F ＝ μN
F ：摩擦力
μ ：摩擦係数
N ：地面に垂直に働く力（垂直抗力）
え、式が出てくるのか・・・読むの止めよう・・・
と思った方、安心してください。
カリキュラム内で、式を使った授業や説明はでてきません。
課題を解決しようと試行錯誤する中で、自然に物理の法則を体感できます。
例えば、台車の底に球状のプレートを取り付けることで、ロボットが前に進みやすくなります。これは、台車のすべりが良くなるからです。
すべりが良くなるということは、μ：摩擦係数（すべりにくさ）の値が小さくなり、F：まさつ力が小さくなるので、ロボット全体の進む力が強くなります。
このように、公式を勉強しなくても、ロボット教材を使った経験のひとつひとつが、物理の公式につながっています。
科学の楽しいところですね～
こどもが興味を持てば、式に触れても良いかもしれませんね。
この辺りは、こどもの性格やご家庭の教育方針によりけりですので、あなたにぴったりのやり方を見つけてください。
楽しみながら学べるミッションを２つ、用意しましたので、ぜひ試してみてくださいね。
ミッション１ 力の向き と まさつ力
まさつ力とは、物が動こうとしたときに、物と物の間にかかる、逆向きの力のことです。
例）ぞうきんがけ
「ぞうきんを押さえる力が大きい」
「ぞうきんと床の接触面がすべりにくい」
時ほど、進む方向と逆向きの力、まさつ力が大きくなり、ぞうきんがけが大変になります。
でも、拭き取る力も大きいので、床はキレイになります。
なので、ぞうきんはしっかり上から押さえて床掃除をしましょうね☆
課題
Q１ ロボットが動かなくなるまで、荷物を少しずつ増やしましょう。どのくらい運べたかな？
Q２ ものを引っ張る時、どんな力が働いているかな？モデル図を描いて、力の向きを矢印で描いてみよう。
参考図
Q３ たくさん運ぶためには、どこをどのように変更したら良いかな？ アイデアを書き出そう！
Q４ そのアイデアを実行してみよう！ 結果はどうだったかな？ 変更前と比較しましょう。
Q５ ロボットがなぜうまく動いたのか？（動かなかったのか？） 自分の言葉で説明しよう。
説明
以下の２点がポイントです。
荷物を増やすと・・・
地面を押す力（N）が大きくなる → まさつ力（F）が大きくなる
荷物がすべりにくいと・・・
まさつ係数（μ）が大きくなる → まさつ力が大きくなる
自分で考えて手元のロボットでトライすることで、理解が深まることでしょう。
トライアンドエラーを繰り返す過程で、
アイデアを考える→やってみる→結果を確認→次のアイデアを考える→やってみる・・・
といったPDCAサイクルを自然に回せるようになります。
知識そのものも大事ですが、考える力や、実践力も大事にしたいですね。
話がそれました。ミッション２に進みましょう！
ミッション２ タイヤのグリップ力とスリップ
ミッション２では、タイヤを変更して、すべりやすさの違いが、ロボットにどのような影響を与えるか、確認します。
課題
Q１ タイヤをゴムタイヤからプラスチックタイヤに変更してみよう。運べる数・重さはどうなるかな？
Q２ 運べるものの数が変わったのはなんでだろう？ 予想してみよう。
Q３ プラスチックタイヤを取り付けたとき、タイヤの動きはどうなったかな？ なぜそうなったか考えてみよう。
Q４ 普段の生活で、どのような時にスリップは起こると思いますか？
Q５ タイヤをスリップさせないためには、どうしたらいいだろう？
説明
タイヤと路面のまさつ力よりも、路面を蹴る力の方が大きいときに、タイヤは空転します。
しかし、路面がざらざら・でこぼこしすぎていても、車は速く走ることができません。
でこぼこしていると、タイヤの転がり抵抗（回転しにくさ）が大きくなり、進む力は小さくなります。
つまりタイヤの回転をジャマせず、まさつ力をいかに確保できるか？がポイントです。
ポイント
- モーターからタイヤの間でブロック同士がぶつかっていないか？
- タイヤの回転はスムーズか？
- タイヤに重心はうまく乗っているか
- 脚と路面のまさつが大きくないか？
- 台車と路面のまさつが大きくないか？
アイデアが成功するかどうか、ロボットを使って実証してみましょう！
まとめ
以上、「引く力」のカリキュラム紹介でした。
遊びの中から学びを得る。興味を持って主体的に取り組んだことは、忘れないものです。
理科や物理でまさつ力の式を習った時、本記事での体験は、より深い理解に一役買ってくれるでしょう。
本記事で紹介したレゴブーストとWEDOはamazonで購入できますよ。価格は日によって変わるので、確認してみてください。
21/2/24追記：WEDO値上げしてますね・・・
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