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プログラミング入門第１回

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~レゴロボットのプログラミング１

レゴロボットのプログラミング１

~

2008/4/22 1 高畠俊徳，小林学二宮洋，鈴木誠 [email protected] [email protected] [email protected] [email protected]

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0. 0. 本講義の進め方

本講義の進め方

講義の進め方

z毎回演習を行う z9時までに席に着いていること（以降は遅刻とする）時分ま来なれば欠席 2 z9時20分までに来ていなければ欠席 z万一欠席した場合には，次の授業までに自分で授業の演習を自習する．資料は以下の「学生用ページ」→「授業用ページ」にある http://www.shonan-it.ac.jp/each_science/info/

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z 「プログラミングとはどんなものか?」をロボット制御を通して学ぶ（全６回） z ロボット⇒ LEGO･MindStorms z プログラミング言語 ⇒RCX Code(純正ファームウェア)（３回）

0. 0. 本講義の進め方

本講義の進め方

3 ( ) ⇒C言語（３回）

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１

１ .

. プログラミングとは

プログラミングとは

?

コンピュータシステムの構成

ハードウェア

電子回路やコンピュータ機器など物そのもの

ハードウェア

電子回路やコンピュータ機器など物そのもの

ソフトウェア（プログラム）

ンピタを制御する手順

ソフトウェア（プログラム）

ンピタを制御する手順 4 コンピュータを制御する手順・命令をまとめたものコンピュータを制御する手順・命令をまとめたもの

ネットワーク

複数のコンピュータが互いに接続された網状の構造

ネットワーク

複数のコンピュータが互いに接続された網状の構造多くの先輩はこれらを設計・開発・構築・運用する仕事に従事

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• 買ってきたソフトを使うだけではつまらない!? ⇒自分で自由にコンピタを使いこなしたい!!

１

１ .

. プログラミングとは

プログラミングとは

?

プログラミングとは，プログラムを作成することプログラムとはコンピュータが何をすればよいのか記述した命令の集まりプログラミングとは，プログラムを作成することプログラムとはコンピュータが何をすればよいのか記述した命令の集まり 5 ⇒自分で自由にコンピュータを使いこなしたい!! • プログラミングは難しくない!! ただしできるだけ詳しく、他に解釈のしようがないほど丁寧できるだけ詳しく、他に解釈のしようがないほど丁寧な説明な説明が必要

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• 人間ならば _{それ取って}

１

１ .

. プログラミングとは

プログラミングとは

?

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• コンピュータ(ロボット)に頼む場合 ⇒コンピュータにさせたい仕事を、できるだけ詳しくできるだけ詳しく、正確に正確に書く必要がある子供の後ろに本があるその本を持って私のところに来なさい

１

１ .

. プログラミングとは

プログラミングとは

?

7 私のところに来なさい

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コンパイラ系（実行速度が速い）

Ｃ言語

（すべての基礎．一番重要）

Ｃ

Ｃ++

++

（オブジェクト指向）

ＪＡＶＡ

（オブジェクト指向）

Ｃ

Ｃ#

#

（オブジェクト指向）

コンパイラ系（実行速度が速い）

Ｃ言語

（すべての基礎．一番重要）

Ｃ

Ｃ++

++

（オブジェクト指向）

ＪＡＶＡ

（オブジェクト指向）

Ｃ

Ｃ#

#

（オブジェクト指向）

プログラミング言語の種類（一部）

8

Ｃ

Ｃ#

#

（オブジェクト指向）

インタプリタ系（作るのが簡単）

ＢＡＳＩＣ

ＢＡＳＩＣ（開発が容易．一番古い）

（開発が容易．一番古い）

Ｐｅｒｌ

（ＷＥＢで利用）

ＰＨＰ

（ＷＥＢで利用）

Ｃ

Ｃ#

#

（オブジェクト指向）

インタプリタ系（作るのが簡単）

ＢＡＳＩＣ

ＢＡＳＩＣ（開発が容易．一番古い）

（開発が容易．一番古い）

Ｐｅｒｌ

（ＷＥＢで利用）

ＰＨＰ

（ＷＥＢで利用）

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総合工学総合工学初級プログラミング初級プログラミング基礎基礎プログラミング入門プログラミング入門プログラミング基礎プログラミング基礎プログラミング演習プログラミング演習アルゴリズム＆データ構造１アルゴリズム＆データ構造１システムプログラム基礎システムプログラム基礎発展発展オブジェクト指向プログラミングオブジェクト指向プログラミング総合工学総合工学初級プログラミング初級プログラミング基礎基礎プログラミング入門プログラミング入門プログラミング基礎プログラミング基礎プログラミング演習プログラミング演習アルゴリズム＆データ構造１アルゴリズム＆データ構造１システムプログラム基礎システムプログラム基礎発展発展オブジェクト指向プログラミングオブジェクト指向プログラミング

情報工学科プログラミング関連科目

9 発展発展オブジェクト指向プログラミングオブジェクト指向プログラミング Web Webプログラミングプログラミングアルゴリズム＆データ構造２アルゴリズム＆データ構造２オペレーテイングシステム２オペレーテイングシステム２コンパイラ２コンパイラ２データベース管理システムデータベース管理システム画像処理プログラミング画像処理プログラミングネットワークアーキテクチャ２ネットワークアーキテクチャ２発展発展オブジェクト指向プログラミングオブジェクト指向プログラミング Web Webプログラミングプログラミングアルゴリズム＆データ構造２アルゴリズム＆データ構造２オペレーテイングシステム２オペレーテイングシステム２コンパイラ２コンパイラ２データベース管理システムデータベース管理システム画像処理プログラミング画像処理プログラミングネットワークアーキテクチャ２ネットワークアーキテクチャ２

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MindStorms

Robotics Invention System 2.0

Robotics Invention System 2.0とは

とは

• ブロック、ギア、RCX（Robotics Command System） • モータ、センサ、IR トランスミッタ、ソフトウェアCD-ROMなどがセットになっている

２

２ .

. ロボットの概要

ロボットの概要

10 ROMなどがセットになっている。

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RCX

RCXについて

について

• ８bitCPUを搭載センサ入力3ポート（1,2,3）タ出力ポ

２

２ .

. ロボットの概要

ロボットの概要

11 モータ出力3ポート（A,B,C） LCDディスプレイ赤外線トランスミッタ

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RCX

RCXについて

について

２

２ .

. ロボットの概要

ロボットの概要

「注意１」レゴを動かさないときには，こまめに電源を切ること「注意２」 12 「注意２」電池を取り替えるときは，必ずレゴの電源を切ってから「注意３」入力ポートへの線の付け方出力ポートへの線の付け方に注意

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RCX

RCXについて

について

２

２ .

. ロボットの概要

ロボットの概要

13 赤外線タワーのケーブルはノートPCの裏の，上側のUSBポートへつなぐ

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RCX Code

RCX Codeについて

について

このような画面に、

LEGOブロックを組み合

わせてプログラミングを

２

２ .

. ロボットの概要

ロボットの概要

14

行う

RCX Code

という言語

を用いる

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3. 3. まずは体験してみよう

まずは体験してみよう

• ローヴァーボットを動かす

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• RCX Codeを使ったプログラミング • 下のアイコンを左ダブルクリック

3.1 RCX CodeRCX Codeを使ったプログラミングの準備を使ったプログラミングの準備

16 これを左クリック

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①sitになっていることを確認する（何も無ければここに sit と入力す 3.1 RCX CodeRCX Codeを使ったプログラミングの準備を使ったプログラミングの準備 17 に sit と入力する） ②ここを左クリック

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18 ｢プログラム｣を左クリック

(19)

19 「ロボットの選択｣を左クリック

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｢ローヴァーボット｣であることを確認 3.1 RCX CodeRCX Codeを使ったプログラミングの準備を使ったプログラミングの準備 20 ここを左クリック

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3.2 前進前進プログラムの始まりを表すここにプログラムの命令ブロックを入れていく ①「前進」ブロックをクリック（ブロックがくっつく） 21 ②「前進」を「ブロックの置き場所」へもって行き，クリック ③カチッとはまる

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3.3 後退後退 ①左ターンをクリック ②前進の下に移動させてクリック 22 ③下にくっつく

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③「ダウンロード」ボタンをクリック（プログラムがロボットに送られる） ②向かい合わせる 3.4 ロボットを動かすロボットを動かす 23 ①ロボットの電源を入れる ④Runを押すとロボットが動く

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3.5 練習練習

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3.6 動作時間の変更動作時間の変更

①ここをクリック

25 ②ここをクリック

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③「2 0 秒」に 3.6 動作時間の変更動作時間の変更 26 ③「2.0 秒」に変わる ①「2.0」をクリック ②「OK」をクリック

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3.7 練習練習 2秒 0 5秒以下に設定し，ロボットを動作させる 27 0.5秒 0.5秒 2秒

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4.1 プログラムの制御構造１：順次

4 4 プログラミングの基礎

プログラミングの基礎

プログラムの基本ルール１（順次）：命令は一度に一つだけ実行され，一つずつ（下に）順々に実行される命令１

非常に重要

28 命令２命令３命令４

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4.2 命令の削除 29 ①「右ターン」をクリック（右ターンより下がくっついて移動） ②ごみ箱へ持っていき，クリック（削除される）

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4.2 プログラムの制御構造2：反復（ループ，リピート） ③先頭に挿入 30 ①「リピート」をクリック ②「リピート無限」をクリック

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4.2 プログラムの制御構造2：反復（ループ，リピート） ②「ブロックの置き場所」に置く 31 ①「前進」をクリック（前進より下を移動） ③ロボットを動作させてみよう

(32)

4.2 プログラムの制御構造2：反復（ループ，リピート）プログラムの基本ルール２（反復）：反復の終わりまで来たら反復の始まりまで戻る．ある終了条件を満たすまで反復は繰り返される．

非常に重要

反復の始まり 32 注：命令が一つずつ実行されるのは変わらない反復の終わり終了条件が書いてある（ここでは無限回繰り返す）ここでは「前進」→「左ターン」→「前進」→「左ターン」・・・を繰り返す

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4.3 プログラムの制御構造3：条件分岐 33 ①「はい、またはいいえ」をクリック ②「はい、またはいいえ」ブロックをクリック ③「前進」の前に挿入

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4.3 プログラムの制御構造3：条件分岐 34 ①「前進」をクリック ②条件の「いいえ」の中へ移動 ③「左ターン」を「はい」の中へ移動

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4.3 プログラムの制御構造3：条件分岐ここに取り付ける 35 ①「左ターン」の時間を2.0秒に変更 ②タッチセンサーをRCXのセンサーポート１番に取り付け ③動作させてみよう

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4.3 プログラムの制御構造3：条件分岐プログラムの基本ルール３（条件分岐）：ある条件を満たした場合には，「はい」の方が実行され，満たしていない場合には「いいえ」の方が実行される．注：一度に実行されるのはどちらか方だけ

非常に重要

36 一方だけ．条件が記述されている（センサー１とつながったタッチセンサーがおされているか？）「はい」のとき実行「いいえ」のとき実行

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①右上の「ファイル」メニューをクリック

5 5 プログラムの保存と終了

プログラムの保存と終了

5.1 プログラムの保存 37 ②「名前を付けて保存」をクリック

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5.1 プログラムの保存

38 ①ファイル名を

「sit01」とする

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5.2 プログラミングの終了 ①「メインメニュー」をクリック

39 ②「終了」ボタンをクリック

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6. 6. いくつかの例題

いくつかの例題

[例１] 次のいくつかの例を実行してみよう（注：プログラムを理解しながら作成すること） [例２]反応をすばやくする 40 時間を0.1秒に

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[例３]ライントレースカー（基本形）図のようにライトセンサーを

センサーポート２番につなぐ

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[例３]ライントレースカー（基本形）

①クリック _{②「ライト」をクリック}

42 ③「次へ」をクリック

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[例３]ライントレースカー（基本形） ③「明るい」をクリック ①２番をクリック 43 ④「次へ」をクリック ②「次へ」をクリック

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[例３]ライントレースカー（基本形）

２番のライトセンサーが明るいか？

44 ①「終了」をクリック ②実行させてみよう

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[例４]ライントレースカー（衝突するとストップ）

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[例５]前方が暗いとバック

図のようにライトセンサーをつなぐ２番のライトセン_{サーが暗いか？}

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[例６]リモコンカー

図のようにタッチセンサーを２つつなぐ