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ソーラートラッカー

2011年9月13日

マインドストームNXTとレゴエネルギーセットの部品を使ってソーラートラッカーを作ってみた。手元で空いていたNXTが自宅の子供用で、部品が微妙に違うため学校の部品も一部使ったり。書いてあるだけの構成で作るのであれば、１時間もあれば組み立てはできる。

まだ、エネルギーメーターのデータをどのようにNXTに取り込めるのかが未確認。NXT本体の[View]機能を使って、サウンドセンサーとして扱えるのか光センサーとして扱えるのかとか試したけれどダメ。ファームウェアの更新も必要なのかな….

追記:
Energy Meter の使い方は、教育用レゴ・マインドストームNXTとエネルギーセットのページの下に、『エネルギーセット用のプログラミングアイコンのダウンロード』という所から、「アイコン」をダウンロードできる。Zipファイルを回答し、"Energy Meter In"とか"Energy Meter Out"を、マインドストームのプログラミング環境からインポートすれば、以下のようにデータが取れるようになる。入力値は、V-in,A-in,W-in,Jouleにて取得可能。出力値は *-out などで同様。

すこし動かしてみたけど、V-inは強い照明を一方向から安定的に照射しても、4.0〜4.7Vぐらいの範囲を、1秒間隔程度でひょろひょろと変動する。これじゃ、かなり平均とってやらないと、トラッキングは難しい。モータ角度を"+0度"で10秒サンプリング、"-5度"動かして10秒サンプリング、"+5度"に動かして10秒サンプリング、３つの中で最も大きい出力値の角度に変更…この作業を、旋回角・仰角で交互に繰り返す…といったプログラムを作ることになるな…

LEGO educationすごいな…

2011年9月13日

ちょいとLEGOネタで、 LEGOエネルギーセットなるものが借りれた。中身は、LEGOでエネルギーに関連する実験などができるように、モーター・太陽電池・エネルギーメーター・充電装置などが入っている。今、教師用ガイドのCDを見てるけど、エネルギーに関連した実験が色々とできる。

LEGOエネルギーセット

タイヤだけの車体で坂を転がして位置エネルギーと運動エネルギーの実験に始まり、風車や水車で発電し、風速(水量)と発生エネルギー量の相関をしらべる実験や、滑車での重りのつり上げに必要なエネルギーを図らせたりと、物理の実験ができる。

エネルギーメータも入力(V,mA,mW),出力(V,mA,mW),蓄積ジュール(max100J)と、ひと通りのデータを観測できる。配線も、LEGOのブロックをはめるだけ… なんて楽なんだ…
# 配線してトラブルの原因を考えるのも大切な実験の一部
# ではあるけど、まず興味…という点では、よくできている。

LEGO education のカリキュラムには、以下のように書いてある。たしかにこのセットでなら、実践できそうだ…

科学（理科）: エネルギー回収・蓄積・伝達の実験、力と速度の測定、摩擦効果の検討、単純な機械の実験、科学的フェアテストの実施、方向性を持つ探究、予測と測定、データの照合、結論への到達。
設計と技術: 現実的ニーズ（要求）への合致を目指すモデル形態の設計・作成（組み立て）・テスト・評価、適正な素材と技法の選択、エネルギーを変換・伝達するシステムとサブシステムの検討、平面説明図による技術的理解の拡大、技術要素を発見しての立体動作モデル作成、チームによる共同作業。
数学(算数): 科学・テクノロジーに関係する業種で使われる数学の体験、距離・時間・質量を測定、速度、重量、効率の計算、予測値・計測値のグラフ作成、データの表作成と解釈、比率の概算値算出。

グリーンシティ・チャレンジセット

これは借りてはいないけど、この説明用CD-ROMを拝見。再利用可能なエネルギーを…というテーマが書いてあるけど、具体的に発電とかをする訳ではない。

基本的に、LEGO MindStorms NXTのロボットの基礎演習を終えた人に、具体的に自分で工夫させながらロボットを作らせることを目標にしているみたい。

ライントレースロボットのコース周辺に、風車やダムや家を配置し、ソーラーパネルに見立てたブロックや、ゴミに見立てたブロック、穴の開いたダムを塞ぐためのブロックを、マインドストームのロボットで動かし、その目標の達成に応じてポイントが与えられる。

ブロックを引っ掛けるためのメカニックな部分や、色のついたゴミのブロックを色(明度?)判定で選別し回収といった内容であり、あくまでロボット制御のテーマをグリーンシティという視点でモデル化したもの。

うーむ、学生実験ネタにするには、高いかな…

マインドストームとエネルギーセット

教育用レゴマインドストームNXTとレゴエネルギーセットを組み合わせると、制御技術との組合せが演習できる。風力発電では、NXTとエネルギーセットを組合せて、発電エネルギーの記録をとることができる。風車の旋回角もNXTのモータで制御できる構造になっている。(さすがに風向のトラッキングは難しいよな…) ソーラートラッカーでは、旋回角と仰角を２つのモータで制御できる構造で、最初に光源の方向を変えながらデータを記録し、最終的には光源の動きに追従するプログラムを作成する。