【microbitキットでプログラミング】ライントレースカーを作ってみた!

プログラミング教育

「マイクロビット用ライントレースバギーカー」のキットをご紹介します。CDSセンサー(光センサー)で、黒と白を判別して黒い線をトレースして走ります。

マイクロビットのキットでライントレースカーを作ろう

秋月電子通商さんのサイトで「マイクロビット用ライントレースバギーカー」のキットが販売されているという情報を得たので、さっそく購入してみました。バギーカーにCDSセンサー(光センサー)が付いていて、黒い線や白い線を検出する仕組みになっています。

キットなのに説明書がない!

こちら、残念ながら説明書がありませんでした。商品説明欄にメーカー製品情報に外部リンクがあったので、クリックしてみたら海外サイトへ飛びました。言語は英語です。こちらのブログをそのまま翻訳すると著作権などの問題に引っ掛かる恐れがありますので、かいつまんでご紹介します。(筆者は翻訳が本業でない上にプログラミング初心者です。誤訳はご容赦下さい。)

ライントレースバギーカーが動く仕組み

バギーカーの下には2つのLEDが付いています。LEDは光センサーになっていて、常時光の反射を測定しています。光センサーが黒いラインを通過すると、反射光のレベルが少なくなります。すると、光センサーはモータードライバーボードを通してマイクロビットに信号を送ります。マイクロビットが信号を受け取ると、黒いラインの上をなぞって走行するようにバギーに命令を発します。

  • 右タイヤのモーターを回転させるときは左のタイヤのモーターを切る
  • 左のモーターを回転させるときは右のタイヤのモーターを切る

といった具合にマイクロビットがバギーを制御することでラインをトレースしていきます。

ライントレースカーのサムネイル画像

ライントレースバギーカーを組み立てよう

1.モーターを固定する

30mmの皿ネジと六角ナットでモーターを固定します。反対側も同じように固定しましょう。このとき、緑の電線と青の電線が上向きになるように取り付けます。

ライントレースカーにモーターを固定する画像

2.キャスター(後輪)を取り付ける

バギーシャーシの穴が空いている部分に、スペーサーとキャスターを重ねて12mmの皿ねじ×と六角ナット×で取り付けます。裏側から皿ねじを通して、六角ナットを被せます。2箇所仮止めをしましょう。

ライントレースカーにキャスター(後輪)を取り付ける画像

バギーシャーシをひっくり返して、裏側から六角ナットをラジオペンチなどで固定しておきます。ドライバーで皿ねじを回して固定しましょう。

3.モータードライバーボードを取り付ける

6mmの皿ねじでプラスチックスペイサーを4個取り付けてから、6mmの皿ねじでモータードライバーボードをプラスチックスペイサーの上の取り付けます。この時、ねじ端子台をシャーシの中央に向けて下さい。ソケットが外側になるようにします。

ライントレースカーにモータードライバーボードを取り付ける画像

4.モータードライバーボードへモーターを接続する

モーターの電線の先端の被覆部分を1cmほど剥き、ねじ端子台と電線をドラーバーを使って接続します。

  • 白⇒P12
  • 緑⇒P8
  • 黒⇒P16
  • 青⇒P0

に繋ぎましょう。

モータードライバーボードへモーターを接続する画像

5.基盤へ抵抗器とICホルダーを取り付ける

黄・紫・茶色の抵抗器は470Ωです。R1, R2, R8,R9へ取り付けます。赤・赤・赤の抵抗器は2.2kΩです。R3, R4へ取り付けます。全6カ所て抵抗器をハンダで付けましょう。ICホルダーをU1に取り付けます。ICホルダーの凹んでいる部分と、基盤に白色でシルク印刷されている凹み部分が同じ方向になるようにハンダ付けをします。

基盤へ抵抗器とICホルダーを取り付ける画像

6.基盤へポテンションメーターとLDRを取り付ける

ポテンションメーターをR7に、LDR(光依存抵抗)をR5とR6を取り付けます。

基盤へLEDとICを取り付ける画像

7.基盤へLEDとICを取り付ける

赤のLEDをR3とR4に取り付けます。LEDは足が短いほうが-で、長い方がプラスです。基盤にあるイラストとプラス・マイナスの向きを間違えないようにハンダ付けしましょう。LEDの足を90度に曲げます。透明のLEDをLED1とLED2に取り付けます。ICをICホルダーに差し込みます。ICの凹んでいるところとICホルダーの凹んでいるところを同じ向きにしてから差し込みます。

基盤へLEDとICを取り付ける画像

8.電線を基盤に取り付ける

電線と基盤をハンダで繋げます。電線の先端の被覆を少し剥いてから、

  • Out 1 ⇒青
  • Out 2⇒黄
  • +v⇒赤
  • 0v⇒黒

に繋ぎましょう。

電線を基盤に取り付ける画像

9.タイヤと基盤をバギーに取り付ける

バギーに取り付けたモーターのプラスチック部分にタイヤをはめ込みましょう。プラスチックスペイサーと6mmの皿ねじ、六角ナットで基盤をバギーに取り付けます。まずは、バギーにプラスチックスペイサーと六角ナットを取り付けましょう。

タイヤと基盤をバギーに取り付ける画像

バギーをひっくり返して、皿ねじで基盤を固定したら、バギー中央の穴から電線4本を通して表側に出します。

タイヤと基盤をバギーに取り付ける画像2

モータードライバーボードのねじ端子台に以下のように電線を繋ぎます。

  • 黒⇒GND
  • 青⇒P2
  • 赤⇒3V
  • 黄⇒P1

タイヤと基盤をバギーに取り付ける画像3

10.バギーにバッテリーボックスを取り付ける

スティッキーパッドを使って電池ボックスをバギーに取り付けます。電池ボックスのスイッチ部分とバギー本体中央の穴を合わせて取り付けます。バギーの裏側で電池ボックスのon /off 切替が出来るようになります。

バギーにバッテリーボックスを取り付ける画像

電池ボックスの赤と黒の電線は、モータードライバーボードのねじ端子台のpower部分、

  • BLACK(-)⇒黒
  • RED(+)⇒赤

を繋ぎます。

バギーにバッテリーボックスを取り付ける画像2

プログラムをダウンロードしよう

マイクロビットにライントレースカーのプログラムをダウンロードいます。
https://www.kitronik.co.uk/zip/microbit-kitronik-line-following-buggy.zip
上記URLをクリックするとジップファイルでコードがダウンロード出来るので、自分のパソコンで解凍してからマイクロビットにコードを転送しましょう。※転送の仕方は、こちらの記事で解説しています。

コースを準備しよう

ライントレースカーを走らせるためのコースを作ります。白い画用紙に、黒い絶縁テープやマジックで2cm幅のコースを作りましょう。カーブしている部分は、絶縁テープに切り込みを入れました。

ライントレースカーを走らせよう

マイクロビットをマイクロビットボードのコネクタに差し込んで、バギー裏面にある電池ボックスのスイッチをオンにしてコースを走らせてみましょう。スイッチをオンにするとタイヤが動き出しますよ!
ライントレースカーのセンサーが黒い線を外れたのを察知するとバギーが黒いラインの上を通るように軌道修正して、赤いLEDが点灯します。
マイクロビットライントレースカーのGIF画像
思ったよりも速度が遅いですが、きちんと黒い色に沿って走ることが出来ました。成功するととっても嬉しいですね!

まとめ

ライントレースカーのキットは、想像以上におもしろいです。電子工作とプログラミングが初心者の人でも、十分に楽しめる教材なのではないでしょうか。本音を言うと、プログラミングの部分まで自分で自由自在に作成することが出来たら超楽しいだろうなぁと思います。

ライントレースにプラスして

  • 追跡
  • 障害物回避
  • スマホでコントロール

の4つの機能で遊べるラジコンになるのキット「microbitロボットカーキット」もありますよ。