第59回 仙台市児童・生徒理科作品展において
受講生2名が「部会長賞」を受賞しました

第59回 仙台市児童・生徒理科作品展(主催:仙台市教育委員会、仙台市小学校教育研究会理科研究会、仙台市中学校教育研究会理科研究会)科学工作の部において、 natural science ものづくり講座受講生の平塚薫くん(大野田小学校6年、受講歴2.5年、ものづくり検定初段)吉村太一くん(台原小学校5年、受講歴2年、ものづくり検定3級)が「部会長賞」をそれぞれ受賞しました。

仙台市児童・生徒理科作品展とは

仙台市児童・生徒理科作品展は、仙台市内の小・中学生が夏休みなどを利用して自主的に取り組んだ研究や製作した作品のうち、各学校で選ばれたものを仙台市科学館に展示する展覧会です。選ばれた作品の中でさらに審査が行われ、市長賞、教育長賞、理科研究部会長賞が決定されます。

科学工作部の審査基準

・科学的な考え方やしくみを使っているか
・自分なりのアイディアに基づいているか
・自分なりにいろいろな工夫をして作っているか
・しっかり動くか
・ていねいに仕上げているか
(仙台市科学館 http://www.kagakukan.sendai-c.ed.jp/db/sakuhin/h24_stand.pdfより抜粋)

ものづくり講座受講生の受賞作品の紹介

 ものづくり講座では、しくみを理解し、受講生自らがアイディアを出して製作することを大切にした指導を行なっています。日々鍛錬を重ねた結果として、今年度は2名の受講生が受賞することができました。受賞者2名は、ものづくり講座で学んだ内容をもとに目的を設定し、ものづくり講座 講師のサポートの元、製作を行ってきました。本報告では、平塚くん、吉村くんより受賞作品のレポートをいただきましたので、掲載させて頂きます。


無線操縦ロボット

仙台市立大野田小学校6年
平塚薫

目次

1,製作理由・製作期間
2,必要部品~車体・受信用基板~
3,必要部品~リフト部分~
4,必要部品~送信用基板~
5,製作手順
6,製作において苦労した点
7,製作において工夫した点
8,受信用基板回路図
9,受信用基板説明
10,送信用基板回路図
11,送信用基板説明
12,リフト用基板回路図
13,リフト用基板説明
14,リフト機構説明
15,感想・反省

1.製作理由・製作期間

製作理由

無線で操縦できるロボットがあれば、災害があった時、救助などに活用できるのではないのではないかと思ったから。

製作期間

約1ヶ月

2.必要部品~車体・受信用基板~

車体

ユニバーサルプレート ×3
自在タイヤセット ×1
ツインモータギヤセット ×1
キャスター ×1
0.001μF セラミックコンデンサ ×2
電池ボックス 単3 2本分 ×1
電池ボックス 単3 3本分 ×1
電池ボックス 単3 4本分 ×1
電池単3 ×9
電池9V(箱型) ×2

受信用基板の部品

MOSFETアレイIC MP4212 ×2
PICマイコン PIC16F876A-20-I/SP ×1
3端子レギュレータ TA7805S ×1
IC(NANDゲート) 74AC00 ×1
無線受信モジュール AM-HRR3-315 ×1
発光ダイオード 赤・緑 それぞれ×2
MOSFET 2SK2231 ×1
セラミック振動子 10MHz 三端子型 ×1
電解コンデンサ 33μF 35V ×2
電解コンデンサ 33μF 16V ×1
積層セラミックコンデンサ 0.1μF ×3
抵抗アレイ 470Ω 4素子 ×1
抵抗 10kΩ 1/4W ×7
スイッチ 基板用小型プッシュスイッチ ×2
DIPスイッチ 4P DIPスイッチ ×1
スイッチ 小型スライドスイッチ ×1
コネクタ 6Pコネクタ・ソケット ×1
コネクタ 10Pコネクタ・ソケット ×1
基板 ×1
ICソケット 28P スリムICソケット ×1
ICソケット 14P ICソケット ×1

3,必要部品~リフト部分~

リフト部分の部品

AVRマイコン ATtiny2313V ×1
タッチセンサ ×1
抵抗 10kΩ ×2
抵抗 100Ω ×1
発光ダイオード 緑 ×2
モータドライバ TA7291P ×1
コネクタ 2Pコネクタ・ソケット ×3
スイッチ ×2
シングルギヤボックス ×1
カゴ ×1
ユニバーサルプレート ×1
アームセット ×1

4,必要部品~送信用基板~

送信用基板の部品

PICマイコン PIC16F876A-20-I/SP ×1
3端子レギュレータ 78L05 ×1
無線送信モジュール AM-RT5-315 ×1
セラミック振動子 10MHz 三端子型 ×1
発光ダイオード 赤・緑 それぞれ×1
発光ダイオード パネル型ブランケット付 ×1
セラミックコンデンサ 0.001μF ×2
電解コンデンサ 33μF 16V ×1
電解コンデンサ 33μF 10V ×2
積層セラミックコンデンサ 0.1μF 50V ×2
抵抗 10kΩ 1/4W ×2
抵抗 470Ω 1/4W ×3
ジョイスティック 小型10kΩ ばねリターン式 ×1
DIPスイッチ 4P DIPスイッチ ×1
スイッチ 小型スライドスイッチ ×1
コネクタ 6Pコネクタ・ソケット ×1
基板 ×1
ICソケット 28P スリムICソケット
電池9V(箱型) ×1
ケース SS-125A ×1

5,製作手順

1.受信用の基板を製作。
2.送信用の基板を製作。
3.車体を組み立て、受信用の基板を取り付ける。
4.ケースに穴をあけ、送信用の基板を収納する。
5.リフトを動かすための基板を製作。
6.リフト部分を組み立てる。
7.完成

6.製作において苦労した点

ジョイスティックの操作に関し、方向が微妙で、斜め上に傾けないと前に進まない。

改善するために

まず、前に向ける方を変えた。キャスター側が前面に出ていたが、タイヤがある方を前面に変えた。
そして、前面が変わったので、ジョイスティックを前に傾けると、前(タイヤ側が前面)に進むように固定した。

この2つのことにより、ジョイスティックの操作に関しての問題が解決した。

製作において苦労した点(大変だった事)

配線ミスをし、動かなかった。
1個目は、受信側で、受信モジュールの電源がすべてつながっていなかった。
2つ目は、送信側で、ジョイスティックの配線を間違えていた。 → 基板側で対応するピンをつなげていたが、ジョイスティック側でつなげてから基板へつなげた。

7.製作において工夫した点

ジョイスティックのレバーが短すぎて、操作しにくい。 
→ ぴったりはまるプラグジャックのカバーを使い、長くした。

8.受信用基板回路図

9.受信用基板説明

D1~D4のLEDはデータの受信確認用と、エラー表示用に使用。 U1,2はモータの制御に使っている。 U4は9Vの電圧を5Vへ下げる役割をしている。 RX1はデータ受信のための物。

10.送信用基板回路図

11.送信用基板説明

LED1,LED2,LED3は、動作確認用の発光ダイオード。 U2は、受信用基板と同様に、9Vの電圧を5Vへ下げる役割をしている。 TX1は、データ送信のための物。

12.リフト用基板回路図

13.リフト用基板説明

R1はプルアップ抵抗といい、電圧を安定させるためにあるものです。S1は、タッチセンサで、このスイッチの電圧をマイコンに入力して、モータの制御をしています。

14.リフト機構説明

カゴ自体は動かさずに、カゴの前部にユニバーサルプレートでカバーを付けました。

15,感想・反省

途中で動かなかったことでやらなければいけなかった所、いろいろと工夫しなければいけないことをきちんと整理しながらやることができた。
ただ単に動くだけでなく、それにどんどん自分なりの工夫を加えていき、完成したとき、想像していたものを超えて出来たのがとてもうれしく感じた。
余裕を持って製作をする。

参考文献・・・作る出来る/基礎入門電子工作の素
         後閑哲也 著者

取扱説明書

スイッチ

・どちらもスイッチをONにします。
・モータのスイッチもあり、本体側の2本電池が入っている鉄の棒を内側へ入れます。
・すると、受信側は、緑の片方が点滅し、送信側は、青色が点滅します。
・カゴは、黄色の小さめの基板と茶色の小さな基盤のスイッチをONにすると動き出します。

前へ進みたい

ジョイスティックを前へ倒します。

右へ進みたい

ジョイスティックを左へ倒します。

左へ進みたい

ジョイスティックを右へ倒します。

後ろへ進みたい

ジョイスティックを後ろへ倒します。

注意

・リモコンのアンテナを引き抜かない。
・アンテナ同士をくっつけない。
・基板に触らない。


おそうじロボットエビタンバ

仙台市立台原小学校5年
吉村 太一

各部品名称

作ったきっかけ

・「ルンバ」のCMをみて自動的に動く「ルンバ」みたいなおそうじロボットが作れたらなと思いこの作品を作りました。
・この作品は、去年祖母が亡くなり1人暮らしをしている祖父へプレゼントしたいです。
・製作期間は1ヶ月です。

工夫したこと

・弾力もあり、やわらかすぎない土台にスイッチをつけました。
・マジックテープを使い、コントローラーと釣竿を取りつけて、ゲームが出来るように工夫しました。
・また、マジックテープを使って基板を取り外しできるようにしたり、銅線を整理しました。

苦労したこと

・配線が複雑で苦労しました。
・タッチセンサーの土台の部分は、使えそうな身の周りのいろいろな部品を集めたり、買ったりして、何度も何度も実験をしては失敗の連続でした。とにかく、「やってみよう」と口癖のように言って、がんばりました。
この工作のなかで一番の難所でした。
「失敗は成功の元」を改めて実感しました。

「エビタンバ使い方」

・赤いトグルスイッチをたおしてください。そうすると動き出します。
・壁にぶつかってもまがります。曲がらない場合スイッチを切り、少しはなれた場所からもう1度スイッチを入れ直してください。
<注意>
障害物が多い場所では使わないでください

エビタンバの動き(白のハサミが壁にぶつかった場合)

白いハサミの先端のタッチセンサーが壁に当たると、左車輪の回転が停止します。
するとハサミの柔軟さをバネにして左方向へ曲がります。

エビタンバの動き(赤いハサミが障害物に当たった場合)

赤いハサミの先端のタッチセンサーに障害物があり、スイッチが入ると右車輪の回転が停止して、今度は右方向へ曲がります。

回路図

エビタンバを使って釣りまくろうゲームをしよう

各部名称

1.準備

 まずカバー、しっぽ、頭、コネクタ(メス)を取りコードを伸ばしてください。そして黄色のゲーを盤をひろげてください。
 次にコードの先についているコネクタ(メス)をコントローラーのコネクタ(オス)にさしてください。最後に釣竿をつけて準備は終わりです。

2.ゲームの説明

 友達や家族ときそいあい釣り竿でタコとトカゲを釣り、タコとトカゲを多く釣った人が勝ちです。

3.操作説明

 コントローラーの緑のボタンを押すと右へ(写真1)、茶色のボタンを押すと左へ(写真2) へ動きます。


4.ルール

 まず友達や家族を誘ってください。(何人でもOK)次に順番を決め、最初の人からエビタンバをスタートの位置から動かしてください。(写真3)
 次の番の人がタコとトカゲをばらまいてください。
タコかトカゲが何匹か(1っぴきもOK)つれたらエビタンバを版の外まで動かし、釣竿からタコかトカゲを全て取りケースにいれもう1度スタート地点から動かすということを何回も繰り返します。 途中でエビタンバが動かなくなったらその時点でケースに入っているタコかトカゲの数が記録になります。

すべてっ取た場合その時点で終了です
 1匹が1ポイントでポイントの合計が多い順に
ランキングを作り1位の人が勝利です。
もし同じポイントの人がいれば同点です。

エビで鯛を! いやいや、エビでタコとトカゲを釣りまくろう!!



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