突然ですが、もし、数時間でロボットを作れるとしたら、作ってみたくないですか？
えっ？そんなの不可能？
いえいえ、プラモデルを作ったことがあるならできちゃいますよ！！
しかも、パソコンとつないでグラフィカルにプログラミングできるんです。
はじめはみんな、初心者。さあ、はじめましょう！
あれば、体験することができるぞ！
挑戦してみてはいかがか。
STEM教育とは
- S：Science（科学）
- T：Technology（技術）
- E：Engineering（工学）
- M：Mathematics（数学）
の各分野を総称した言葉です。
この各分野をバランスよく含んでいるのがロボットなので、ロボット教育？って誤解されることもありますよね。
でも「STEM」教育というのは、各分野に精通した人材を生み出すことだけでなく、「自分で手を動かして学び、自分で理解していく」という体験を子供の頃から身に着けさせようという前提で考えられたものです。
子供のころ、「ゲームを買ってもらえなくて、自分でノートと鉛筆、サイコロにした消しゴムを使ってRPGを作って遊んでいた」とか、「ミニ四駆で高額なモーターを変えないから自分で銅線をモータに巻いた」といった経験も、今の仕事の土台になっていると感じることがあります。
なので、本来、「STEM教育」というものは、高額な費用や、設備などが必要ではなく、例えば自分の作りたいものを、自宅で自力で作り、没頭することが重要では？と私は考えています。
私もエンジニアの端くれとして、重要な４つの能力（自発性、創造性、判断力、問題解決力）を発揮するためには、先に上げた分野の知識の土台と、実際に自分で動かして理解した経験が非常に重要だと何度も感じました。
今後AIが普及するにつれ、現状のAIでは実現できない「未知」を探求する能力が求められるのではないでしょうか。
本サイトでは、そうった思いを込めて、基本的に自宅で個人で試すことができることをベースにご紹介しています。
さあ、はじめよう。
今回は「STEM教育」を自宅で簡単に体験できる、タミヤ模型さんの「ROBOT CRAWLER TYPE」をご紹介します。
製作には、「ドライバー」「ニッパー or カッター」があれば大丈夫です。
初めから、障害物をよけて進むようにプログラムが入っていますので、子供向けの受けもいいです。
「こんな動きはできるかな？」、「もっと深く知りたい！」とプログラムをいじりたくなったら、ご自宅のパソコンが使えます。
商品はこんな感じのパッケージに入っています。
TAMIYA ROBOT (CRAWLER TYPE)
クローラータイプなので、戦車のようなベルトを持ち、段差もものともしない走破性を持っています。動きも速さよりも力（トルク）重視なので、見ていて楽しいです。
組み立て時に体験できること
このキットは、組み上げる際に次のポイントを学習することができます。
- 動力の仕組み（モーターとギアの関係）
- コミカルな手の動き（トランク機構による運動変換）
- ロボット制御に必要な要素（マイコン、制御回路基板、センサー）
また、プログラミングまで踏み込むと上記のポイントをどのように制御するのかを体験できます。
動力の仕組み
このキットでは、ロボットを、「前進」、「左90度旋回」「右90度旋回」を行うために２つの動力源をもっています。
モーターを二つ積んでいるのです。モーターはロボットの左側と右側のベルトを動かすために独立して動きます。
左右のモーターを次のように制御することで動きが変わります。
- 左右を同時に前進させる … 前進
- 右側を前進、左側を後進させる … 左旋回
- 左側を前進、右側を後進させる … 右旋回
モーターというのは、電力が流れる間は回転運動を継続する仕組みで、電気の流れを逆にしてやると逆に回転します。
電力をモーターにどちら向きで流すかを切り替えて制御しています。
また、このキットでは、モーターに取り付けたギア（ウォームギア）の回転方向を90度変換してベルトの回転を生み出しています。
この運動方向や増減速によるトルクへの変換などを実際に取り付けたギアの構成から確認することができます。
コミカルな手の動き
ロボットが動くと、両腕が上下に動きます。
でも両腕にはモーターはつながっていません。ベルトの動力を受けて上下の運動に変換するため、腕にはトランク機構が付けられています。
簡素な仕組みですが、実際に動くところを見ると面白いですよ！
ロボット制御に必要な要素
ロボットの動きをプログラミングするには基本的に次の３つの要素が必要です。
- マイコン（コンピュータ） … 人間の脳の部分です。
- 制御基板 … 人間では、神経や血管のようなものです。
- センサー … 手の触覚や目の視覚などの感覚です。
人間と同じく、センサーで周囲の状況を把握、検知して、マイコンにより状況判断、動作命令を出します。動作命令により制御基板側でモーターやブザーといった動力源などを制御して動きを作ります。
その他にも、ロボットの筐体（重量、耐久性、など）にも注目すると面白いかもしれません。
動くところには、動作を滑らかにしたり、耐久性を持たせるために金属部品が使われています。
プラスチック部品もよく見ると構造を強化するための補強が入っています。
このように、よく見ると、キットとしてまとめられる際に、さまざまな技術要素がバランスよく組み込まれていることがわかります。
実際に触れて動かしてみると、自分でオリジナルを作る際に参考となるものがたくさんありますよ！
組み立て方
パーツ数は少なめですが、細かい部品もあり、多少歯ごたえがありますが、子供でも大人と一緒に組み立てられるように親切なマニュアルもついていますので安心してください。
マイコンや、回路基板、センサー、電池ボックスなどを結線するとところは大人も一緒にやったほうが良いと思います。
実際に、組み上げた際の様子を動画にしてみました。参考にしてみてくださいね！
動かしてみよう
実際に動かした様子も動画にしましたよ！
ぜひ見ていってください！
動画では、センサーの高さよりも低い障害物は力強く乗り越えていく様子をみることができます。
意外と見ていて飽きないものです。。
編集後記
いかがだったでしょうか。
一日あれば、製作して動かしてみて、といったところまでできるので、時間がない方でもおススメです。
今回の記事では、プログラミングの部分まで踏み込みませんでしたが、また別の記事でご紹介できればと思います。
「自分で作ったものが動く。」ことの満足感。たまりません。
それまで何気なく使っていて、当たり前のように動いている様々な機器も、仕組みを知りたくなるかもしれませんね！
最後までご覧いただきありがとうございました。
TAMIYA ROBOT (CRAWLER TYPE)
クローラータイプなので、戦車のようなベルトを持ち、段差もものともしない走破性を持っています。動きも速さよりも力（トルク）重視なので、見ていて楽しいです。