実践ロボットプログラミング 第2版: LEGO Mindstorms EV3で目指せロボコン！

まえがき

目次

1 ロボット

• 1.1 ロボットとは
• 1.2 ロボットの歴史
• 1.3 ロボットの形態とその応用
• 演習問題1
• コラム1：人工知能とは？
• コラム2：ロボットは何ができるの？

2 プログラミングとは

• 2.1 プログラムとアルゴリズム
• 2.2 プログラムの設計図
• 2.2.1 PAD
• 2.2.2 フローチャート
• 2.3 コンピュータが理解できる言語
• 2.4 C言語の文法
• 2.4.1 変数のデータ型
• 2.4.2 演算子
• 2.4.3 選択構造（if文，switch文）
• 2.4.4 反復構造（for文，while文，do-while文）
• 2.4.5 配列
• 2.4.6 関数
• 2.4.7 #define文
• 2.4.8 外部変数とスコープ
• 演習問題2
• コラム3：きれいなプログラム

3 LEGOロボットをプログラムしよう

• 3.1 LEGO Mindstormsについて
• コラム4：中はどうなってるの？（センサ編）
• コラム5：中はどうなってるの？（EV3 本体，モータ編）
• 3.2 プログラムを作成するには
• 3.2.1 ロボットへプログラムを送るには
• 3.2.2 プログラムの作成
• 3.3 音を鳴らしてみよう
• 3.4 プログラムを実行してみよう
• 3.4.1 プログラムの転送と実行（EV3-SWの場合）
• 3.4.2 NXCのコンパイル（コマンドラインの場合）
• 3.4.3 NXCのコンパイル（BricxCCの場合）
• 3.4.4 プログラムの転送と実行（NXCの場合）
• 3.5 メロディを奏でよう
• 演習問題3
• コラム6：テンポ（BPM）

4 LEGOロボットのモータを制御しよう（基礎編）

• 4.1 ロボットの組み立て
• 4.1.1 入力ポートと出力ポート
• 4.2 ロボットを前進させるには（モータ制御1）
• 4.2.1 前進させるには
• 4.2.2 モータ制御によるロボットの前進
• 4.2.3 動作（実行）の確認
• 4.3 ロボットを旋回させるには（モータ制御2）
• 4.3.1 ロボットを右旋回させる
• 4.3.2 ロボットをその場で90度旋回させるには
• 4.3.3 一周するには（for文，ループブロック）
• 4.4 効率の良いプログラムをつくるには
• 4.4.1 ブロック間のデータのやりとり（EV3-SW）
• 4.4.2 マイブロック（EV3-SW）
• 4.4.3 関数化（NXC）
• 4.4.4 #define（NXC）
• 4.4.5 スパイラル軌跡を描く
• 演習問題4

5 LEGOロボットのセンサを利用しよう（基礎編）

• 5.1 タッチセンサによる障害物回避
• 5.1.1 タッチセンサの接続
• 5.1.2 タッチセンサによる障害物回避（if文，スイッチブロック）
• 5.2 超音波センサによる障害物回避
• 5.2.1 超音波センサの接続
• 5.2.2 超音波センサによる障害物回避
• 5.3 ジャイロセンサによるロボットの旋回
• 演習問題5（1）
• 5.4 カラーセンサによるライントレース
• 5.4.1 カラーセンサの接続
• 5.4.2 カラーセンサによる色の認識
• 5.4.3 カラーセンサによるライントレース
• 5.4.4 ライントレースアルゴリズムの改良
• 演習問題5（2）
• コラム7：センサの値を簡単に調べるには？
• コラム8：EV3本体の状況を知ろう

6 LEGOロボットの高度な制御（応用編）

• 6.1 ディスプレイ表示
• 6.1.1 テキストの表示
• 6.1.2 図形の表示
• 6.2 配列を利用したロボットの教示と再生
• 6.3 シングルタスクと並列タスク
• 6.3.1 並列タスク
• 6.3.2 プログラムのコンフリクトとセマフォ
• 6.3.3 セマフォによるコンフリクト回避（EV3-SW）
• 6.3.4 MUTEXによるコンフリクト回避（NXC）
• 6.4 高度なロボット制御
• 6.4.1 PID制御
• 6.4.2 PID制御による倒立振子ロボットの制御
• 演習問題6

7 ロボット大会に参加しよう（競技編）

• 7.1 自律型ロボット競技WRO
• 7.2 競技について
• 7.3 競技ロボットを考えよう
• 7.3.1 ロボットの設計
• 7.3.2 プログラムの設計
• 7.4 競技ロボットを作ろう
• 7.4.1 ライントレースのプログラム
• 7.4.2 オブジェクト回収プログラム
• 7.4.3 プログラムの合体
• 7.4.4 速いライントレースの実現
• コラム9：壁を使って角度修正
• 7.5 競技会に参加しよう
• 演習問題7
• コラム10：ピッキング能力を競うロボット大会：Amazon Robotics Challenge

8 ロボット作り上達のために

• 8.1 おもしろいロボットを考えよう
• 8.1.1 常識にとらわれない
• 8.1.2 アイディアを組み合わせる
• 8.1.3 身近な物を参考にする
• 8.2 グループで協力して作ろう
• 8.2.1 アイディアを共有する
• 8.2.2 積極的に評価する
• 8.2.3 作業の役割を分担する
• コラム11：ロボット作りの上級者はここが違う
• 8.3 ロボット作りのサイクル
• 演習問題8

9 コース攻略法を考えよう（モデリング入門）

• 9.1 モデリングとは
• 9.2 初心者のためのモデリング入門（UML-B）
• コラム12：UMLとUML-B
• 9.3 コース攻略をモデリング
• 9.3.1 コースの概要とルール
• 9.3.2 必要な機能の確認
• 9.3.3 機能モデルの例
• 9.3.4 詳細モデルの例
• 9.3.5 関連モデルの例
• 9.4 作成したモデルを評価しよう
• 演習問題9
• 9.5 ディティールPADとコーディング
• 9.6 モデリングのまとめ

10 リフレクションをしよう

• 10.1 リフレクションとは
• 10.2 作成中のリフレクション（作業記録の作成）
• コラム13：インターネットを利用した作業記録
• 10.3 作業記録のポイント
• 10.4 作成後のリフレクション（プロセスチャートの作成）
• 10.5 おわりに（学習内容のリフレクション）

付録

• EV3版NXC関数

索引