自由研究519｜ロボットで迷路攻略に挑戦！マイクロモーターが拓く試行錯誤の記録

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今回のテーマ

「ロボットで迷路攻略に挑戦！マイクロモーターが拓く試行錯誤の記録をしてみよう」

この自由研究は、身近な材料とマイクロモーターを使って、迷路を自力で攻略する簡易ロボットを制作するプロジェクトです。ロボットの構造や動きを工夫し、どうすればゴールまでたどり着けるかを試行錯誤する過程を記録します。ただ作るだけでなく、なぜうまくいかないのか、どうすれば改善できるのかを論理的に考え、記録に残すことが重要なテーマです。

自由研究の目的

どうしてマイクロモーターが拓く試行錯誤の記録をしてみるの？

この研究の最大の目的は、問題解決能力と論理的思考力を養うことです。ロボットが途中で止まったり、壁にぶつかったりしたとき、「なぜだろう？」と考えることで、失敗の原因を探る力が身につきます。また、「どうすれば壁にぶつからないようにできるか？」と考えることで、論理的に解決策を導き出す力が育まれます。これは、勉強や将来の仕事、そして日常生活のあらゆる場面で役立つ力となります。

自由研究のゴール

この研究を通じて、以下のような力を身につけることが目標です

レベル1　動くロボットの試作

マイクロモーターと電池で、まっすぐ前に進むロボットを作ってみよう。
うまく動くように、車輪の大きさやモーターの位置を調整してみよう。

レベル2　迷路を攻略するロボットの試作

単純な迷路のスタートからゴールまで、自分で作ったロボットを動かしてみよう。
壁にぶつかったらどうなるか、どうすればぶつからないか試してみよう。

レベル3　自動化への挑戦

より複雑な迷路を攻略するために、ロボットを自動で動かすための工夫を考えてみよう。
例えば、壁に触れると方向を変えるような簡単な仕組みを作ってみよう。

実際の例

具体的な事例として、「壁センサーロボット」を考えてみましょう。ある小学生は、ロボットの前に割り箸と針金を付け、その先にアルミホイルの小さな玉を付けました。この玉が壁に触れると、ロボットのスイッチが切れて止まるようにしました。これだけでは迷路は進めませんが、この「壁に触れると止まる」という仕組みは、壁を検知するための最初のアイデアです。このシンプルな仕組みを、どうすれば迷路攻略に活かせるか、みんなで一緒に考えてみましょう。

研究を進めるうえで、以下のポイントに注目しよう！

記録を取る　試作ごとに、ロボットの形、使った材料、そして「なぜうまくいかなかったか」をノートにメモしよう。
改善の計画を立てる　失敗の原因が分かったら、次はどうすればうまくいくかを考え、改善の計画を立てよう。
他の方法を考える　一つのやり方でうまくいかなくても、諦めずに他の方法を試してみよう。

自由研究の進め方

準備　マイクロモーター、電池、電池ボックス、スイッチ、段ボール、ストロー、木片、セロハンテープなど、身近な材料を用意します。
試作1　まずはモーターと車輪を組み合わせて、シンプルに前進するロボットを作ります。
記録　試作したロボットがまっすぐ進むか、それとも曲がるか、その結果を記録します。
試作2　迷路を作って、ロボットを走らせてみよう。壁にぶつかったら、その場所を記録します。
改善　どうすれば壁にぶつからないようにできるか、車輪の形や重さのバランスを変えるなど、様々な改善策を試してみます。
まとめ　試作と改善の過程を写真やイラストと一緒にまとめます。

自由研究から発見したアイデア

「迷路自動生成プログラム」　簡単な迷路を自動で作り出すコンピュータープログラムを作ってみてはどうでしょうか。
「迷路攻略ロボット選手権」　友達とどちらが早く迷路を攻略できるか、ロボットの速さや正確さを競ってみてはどうでしょうか。
「環境適応型ロボット」　迷路だけでなく、段差のある道や凸凹の道を走れるロボットを作るには、どうすればいいか考えてみよう。

この自由研究に関連する仕事

ロボットエンジニア　自動で動くロボットや産業用ロボットを作る専門家です。
プログラマー　コンピューターに指示を出すためのプログラムを作る仕事です。
研究者　新しい技術や仕組みを研究し、未来の社会に役立つものを見つける仕事です。
デザイナー　製品の見た目や使いやすさをデザインする仕事です。

まとめ

この自由研究は、ただ単にロボットを作るだけでなく、「どうすればうまくいくか」という問いに対して、自分で考えて行動し、結果をまとめるという貴重な経験になります。失敗は発見のチャンスであり、改善のアイデアは、日々の小さな気づきから生まれます。この経験は、将来どんな道に進んでも、君の大きな力となるでしょう。さあ、一緒に試行錯誤のプロセスを楽しんでみませんか。