ヴイストン株式会社
下記blogにて、ナノローバーに関する技術解説を公開しております。
01卓上サイズの次世代プロッターロボット
ナノローバーは、ペンのアップダウン機能を備えた図形描画ロボットです。教材として、プログラミングを学習する目的にとどまらず、数学などの一般教科を、より効率良く、楽しく、実感を伴って学習するためのツールとして活用できます。 本製品を教育現場に導入することにより、プログラミングを学習する目的にも、数学などの一般教科をより良く学習するためのツールとしても活用できます。特に数学においては、数学の応用先としてのロボット工学への理解と、ロボット工学を支える必須知識としての数学への理解とが双方向に深まり、実社会で真に役立つ知識や技術の習得に、効果的に寄与することが期待できます。
東京大学名誉教授 佐藤知正 先生からのコメント
数学は、産業社会の基礎である。今回発売した「ナノローバー」は、浜学園グループが開発した「ロボット数学教室」において、数学学習に、次のような効果をもたらします。
まず、1)数学にとって根本的に重要であるが、困難なことでもある“数学概念の理解”を、ロボットの動きという具体例をもって深いレベルで可能にします。
次に、2)応用力を養うために不可欠な演習問題に関して、ロボットに絵を書かせてみるというような、その正解か不正解が、直ちに目に見える形で、判断できるため、興味を持ち続けて、結果的に多くの問題を解くことで、真の応用力が養えます。
最後に、3)ロボット応用実例が数多く提示されますので、学んだ数学や数学概念が、実社会でわれわれの身近に役に立っていることが実感でき、さらに、数学への学習意欲をかきたてます。
02ナノローバーの特徴
数式を入力するだけで、そのままグラフとして紙面に描画可能
教材として求められる扱いやすさを実現するため、数学の数式を直接入力できる専用ソフトウェア「nanoRoverMath（ナノローバー・マス）」を新規開発しました。プログラミング不要で、ソフトウェアに入力した数式が、そのままグラフとして紙面に描画されます。
また、ソフトウェア上で速度、加速度、移動距離等を指定し、「Goボタン」を押下することで動作させることもできます。
専用ソフトウェアnanoRoverMathは、既発売の弊社製品アカデミックスカラロボットにも対応しており、数式によって指定した軌跡に沿ってアームを動かすことも可能です。
高精度エンコーダーとペンアップダウン機構を搭載
ナノローバーは小型の筐体でありながら、高精度のエンコーダー付きギヤードモーターが内蔵されています。エンコーダーのフィードバックを生かした緻密なモーター制御と、精密な本体構造により、安定した描画を実現しています。
描画用のペンを保持する部分には、ペンをアップダウンする機構も備えられています。線の描画が不要な場合にはペンをアップすることで、グラフや図形を正しく描き出すことができます。
動作状態を示すフルカラーLEDを搭載
筐体のフロント部分に、ロボットの動作状態を把握することができるフルカラーLEDを搭載しました。プログラム開発時には発光状態の制御も可能で、LEDを活用したロボットモーションの演出にも活用できます。
さまざまなプログラム、制御方法に対応
ナノローバーには、プログラミング不要な専用ソフトウェアnanoRoverMathが付属しますが、それ以外にも、Arduino IDEを用いたプログラムの開発と、ROSデバイスとしての制御に対応しています。 また、通信方式については、USBケーブルでの有線接続、Wi-Fiでの無線接続、Bluetooth®での無線接続に対応しています。
nanoRoverMath付属
専用ソフトウェアのnanoRoverMathは、USBケーブルの有線接続のみに対応しています。
Arduino IDE対応
Arduino IDEでのプログラミング用には、左右車輪の制御とエンコーダー値の取得、LEDの制御に関する関数などが用意されています。 Arduino IDEを用いた開発においては、PC等と本製品をUSBケーブルにて接続する必要があります。 また、開発したプログラムの内容によっては、USBシリアル、Wi-Fi、Bluetooth®での通信が可能となります。
ROS対応
Arduino IDEを用いて、本製品に付属する専用のスケッチを描き込むことで、ナノローバーをROSメッセージ通信に対応したデバイスとして動作させることができます。 ROSの制御については、USBケーブルでの有線接続と、Wi-Fiでの無線接続に対応しています。
無線操縦のためのサンプルソース付属
本製品には、Wi-FiやBluetooth®経由でPC等から制御するためのサンプルソースが付属しています。 Visual Studio®などの開発環境にてコンパイルすることで、無線操縦のサンプルプログラムとして活用することができます。
ナノローバーの関連動画
03ナノローバー用 描画サンプルプアプリ「nanoRoverDraw」
ナノローバーのサンプルアプリとして、PCの画面上に描画した線をナノローバーに描かせることができる「nanoRoverDraw」をリリースしました。
ナノローバーは、数式のグラフを紙に描くことができる教材ロボットですが、ソフトウェアを開発することでこの「nanoRoverDraw」のような、新しい機能を実現することができます。ぜひお試しください。
「nanoRoverDraw」の動作にはWindows7以降のPCが必要です。詳しくはZipファイル内のドキュメントをご確認ください。 また、本ソフトウェアはサンプルアプリですので、サポートの対象外となります。
動作環境等に関するお問い合わせにつきましては、お答えできないことがございます。
04開発の経緯
本本製品は、浜学園グループ 株式会社HILSと、東京大学名誉教授 佐藤知正 先生、埼玉大学大学院理工学研究科准教授 琴坂信哉 先生、千葉工業大学先進工学部教授 林原靖男 先生の諸先生方とで開発された、画期的な数学教育「ロボット数学教室」で使用できる教材ロボットとして設計されました。
ロボット数学教室は、授業で学んだ数学の公式や課題を、ロボットへ与えれた具体的ミッションを達成するためのロボットの動きを求める過程で適用し解を求め、その解で実際にロボットを目の前で動かしてみて、正解か否かを確認できる点に、大きな特徴があります。つまり、抽象的な概念と考えられがちな数学に対して、ロボットという目に見える応用例を用意することで、概念がどのように実際に応用できるのかや、実社会でそれがどのように役立っているか、ひいては、学んだ知識がどのような目的を持っているのかを、体感的に理解することができるようになります。
ヴイストン株式会社では、ロボット数学教室に対応するロボット教材として、アームタイプの「アカデミックスカラロボット」を発売し、好評を博していますが、今回、ペンのアップダウン機能を備えた図形描画ロボットとして、本製品「ナノローバー」を新規開発しました。教材として、プログラミングを学習する目的にとどまらず、数学などの一般教科を、より効率良く、楽しく、実感を伴って学習するためのツールとして活用できます。
05製品仕様
| 機 種 | ナノローバ |
|---|---|
| 価 格 | ナノローバー ￥40,000(税抜)  |
| 外 形 | 66(W)×69(D)×95(H)[mm] |
| 重 量 | 約169g（電池搭載時） |
| 駆動モータ | 車輪×2、ペンの上下機構 |
| インターフェース | USBコネクター、フルカラーLED×9 |
| 付属ソフトウェア | 専用グラフ描画ソフト「nanoRover Math」 |
| 電 源 | 単3アルカリ乾電池×2（別売） または単3Ni-MH充電池×2（別売） |
| 内容物 | 本体、サインペン、microUSBケーブル |
※製品の仕様は予告無く変更する場合がございますのでご了承ください
06必要環境
| nanoRoverMath | Windows®7/8/8.1/10/11 (.Net Framework® 4.5.2以上) |
|---|---|
| Arduino IDE | 1.8.9で動作確認 |
| ROS | 動作環境はUbuntu 18.04、バージョンはROS melodicで動作確認 |
| その他 | 外部と通信して制御する際のWindows®用サンプルプログラムはVisual Studio® 2015以降に対応 |
07参考資料
nanoRoverMathなどで利用可能なグラフ用紙の元データです。それぞれのサイズの用紙に印刷すると、幅5mmの罫線のグラフ用紙を作成できます。
