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2010 年度 実績報告書

中学校における計測・制御技術の科学的理解力を伸ばすロボット教材の研究

研究課題

研究課題/領域番号 21500868
研究機関静岡大学

研究代表者

紅林 秀治  静岡大学, 教育学部, 教授 (60402228)

キーワード2足歩行ロボット / 自律型ロボット / プログラムによる計測・制御 / 中学校 / 技術・家庭 / 技術教育
研究概要

教材用2足歩行ロボット教材を作ることができた。制御基板はPICを用いた回路により16個のサーボモータの制御が可能となった。また、アナログ入力端子も5個備えているため、加速度センサやジャイロセンサを取り付けることが可能となった。加速度センサやジャイロセンサを用いることで、歩行時の傾きの検査が可能となり、人間が持つ三半規管の役割と対比して教えることが可能となる。これにより、人間の歩行動作とロボットの歩行動作の比較において、歩行モーションだけでなくバランス制御のアルゴリズムを考えさせる教材となった。
ロボットのフレームは、パンチングメタルで製作が可能なモデルであるため、中学生にも製作可能である。構造的に負荷が多くかかる足部(人間で言う「太もも」の部位)の補強により、歩行時のねじれも解消できたため、丈夫な構造となった。それにより、ロボットの長時間の片足立ちが可能となり、歩行動作もスムーズに実現できるようになった。
制御プログラムも教育用プログラミング言語「ドリトル」を利用して作ることが可能になった。静岡県内の公立中学校で、ロボットの歩行制御プログラムの作成に関して評価試験を行ったところ、授業を受けたほぼ全員の生徒がサンプルプログラムを基に歩行プログラムを作成することができることがわかった。
さらに、関西医科大学の山田久夫教授のご協力のもと、人間の歩行とバランスを取る生理学的な視点での教育資料が作成可能となった。この資料によりロボットの動作を考える計測・制御の学習から、人間の生理学的な仕組みも考える教材へと発展できる。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2010

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] 計測学習を取り入れたロボット制御教材の開発2010

    • 著者名/発表者名
      紅林秀治・室伏春樹・樋口大輔・江口啓
    • 雑誌名

      日本産業技術教育学会誌

      巻: 52巻3号 ページ: 159-167

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ボール式マウスを用いた自律型ロボット用位置センサの開発の試み2010

    • 著者名/発表者名
      高山大輝・紅林秀治
    • 雑誌名

      情報教育シンポジウム論文集

      巻: 2010-No.6 ページ: 43-46

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 回路の製作を取り入れた計測・制御学習用基板の開発2010

    • 著者名/発表者名
      樋口大輔・紅林秀治
    • 雑誌名

      情報教育シンポジウム論文集

      巻: 2010-No.6 ページ: 165-172

    • 査読あり
  • [学会発表] 16自由度二足歩行ロボット教材を用いた授業2010

    • 著者名/発表者名
      紅林秀治
    • 学会等名
      第28回日本産業技術教育学会東海支部大会
    • 発表場所
      愛知教育大学
    • 年月日
      2010-12-04
  • [学会発表] 工作用金属板を用いた16自由度2足歩行ロボット教材の開発2010

    • 著者名/発表者名
      紅林秀治
    • 学会等名
      日本産業技術教育学会第53回全国大会(岐阜)
    • 発表場所
      岐阜大学
    • 年月日
      2010-08-29
  • [学会発表] 2足歩行ロボット教材を用いた計測・制御学習の提案2010

    • 著者名/発表者名
      紅林秀治
    • 学会等名
      情報処理学会 コンピュータと教育研究会
    • 発表場所
      大阪電気通信大学
    • 年月日
      2010-07-10

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公開日: 2012-07-19  

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