【発展編】11-b スマート・アーム(2)

Q1. ☆問題☆

アームをどの角度にしても、グラバーは必ず下を向いているよね。それはなぜなのだろう。もっとも正しいと考えられるものを選んでね。

  • グラバーは重いため、ぶら下がるように下を向いている。
  • グラバーが下を向いた状態(じょうたい)で動かないように止めているため、必ず下を向いている。
  • 下を向いているばかりではないので、「必ず下を向いている」のはかんちがい。
  • 平行四辺形のリンク機構ができていて、グラバーの向かい側の辺にあたる部分が、まっすぐ上を向いた状態で固定されているから。
  • アームのうでの部分(ななめになっている部分)がのびたりちぢんだりして、必ず下を向くように工夫されているから。

正解

  • グラバーは重いため、ぶら下がるように下を向いている。
  • グラバーが下を向いた状態(じょうたい)で動かないように止めているため、必ず下を向いている。
  • 下を向いているばかりではないので、「必ず下を向いている」のはかんちがい。
  • 平行四辺形のリンク機構ができていて、グラバーの向かい側の辺にあたる部分が、まっすぐ上を向いた状態で固定されているから。
  • アームのうでの部分(ななめになっている部分)がのびたりちぢんだりして、必ず下を向くように工夫されているから。

解説

image-1

実はアームの部分にも「リンク機構」が使われているんだ。上の図の部分が「リンク機構」になっているよ。

 

これは平行四辺形になっていて、向かい合う辺どうしは必ず平行になるように動く。うでの部分(ななめになっている部分)は確かに平行だよね。

ギアにかくれて見えにくいけど、グラバーの向かい側にあるブロックも、まっすぐ上を向くように固定されているのがわかるかな。

だから、正解は「平行四辺形のリンク機構ができていて、グラバーの向かい側の辺にあたる部分が、まっすぐ上を向いた状態で固定されているから」。

 

・グラバーは重いため、ぶら下がるように下を向いている。

これはちがうよね。グラバーは2か所でとめられているから、ぶら下がっているのではないんだ。

 

・グラバーが下を向いた状態(じょうたい)で動かないように止めているため、必ず下を向いている。

これもちがうよね。アームが上がったり下がったりすると、平行四辺形の角度が変わるよね。それでも下を向くのだから、「動かないように止めている」のではないよね。

 

・下を向いているばかりではないので、「必ず下を向いている」のはかんちがい。

アームを動かしてみると、必ず下を向いているから、これはまちがい。

 

・アームのうでの部分(ななめになっている部分)がのびたりちぢんだりして、必ず下を向くように工夫されているから。

まさか!

 

Vol.4で「リンク機構はいろいろなところで使われている」と書いてあったよね。ほら、スマート・アームを作るときにも使われているね。

Q2. ☆問題☆

アームが上がりすぎないように、カラーセンサーで「安全装置(そうち)」を作ったよね。このとき、「反射光の強さ」を条件にしたけど、例えば「白い色を感知したら」という条件にしてはいけないのだろうか。もっとも正しいと考えられるものを選んでね。

  • 「白い色を感知したら」にしてもかまわない。「反射光の強さ」にしたときと同じように、何の問題もなく動く。
  • 「白い色を感知したら」にしてもかまわない。ただし、センサーを完全にふさいだときでないと反応しないので、おすすめできない。
  • 「白い色を感知したら」にしてもかまわない。ただし、周囲の光の状態(じょうたい)によって、ちがう色にまちがえられることもあるので、おすすめできない。
  • 「白い色を感知したら」にしてはいけない。どのように工夫しても、このようなとりつけ方では白い色を感知できない。
  • 「白い色を感知したら」にしてはいけない。ただし、グラバーが開きすぎないようにする安全装置にできるので、そのためであればよい。

正解

  • 「白い色を感知したら」にしてもかまわない。「反射光の強さ」にしたときと同じように、何の問題もなく動く。
  • 「白い色を感知したら」にしてもかまわない。ただし、センサーを完全にふさいだときでないと反応しないので、おすすめできない。
  • 「白い色を感知したら」にしてもかまわない。ただし、周囲の光の状態(じょうたい)によって、ちがう色にまちがえられることもあるので、おすすめできない。
  • 「白い色を感知したら」にしてはいけない。どのように工夫しても、このようなとりつけ方では白い色を感知できない。
  • 「白い色を感知したら」にしてはいけない。ただし、グラバーが開きすぎないようにする安全装置にできるので、そのためであればよい。

解説

Vol.7の「パス・ファインダー」でも体験したとおり、周囲から光が入り込んだりすることで、ある色がちがう色と判断されてしまうことがあるんだ。

だから、カラーセンサーを安全装置として使うときに、「白い色を感知したら」にはしないほうがよい。うまく感知しないことがあるからね。

 

でも、「してはいけない」というわけではない。たまたまうまくいくこともあるし、うまくいかないこともある。そう考えると、正しいのは「『白い色を感知したら』にしてもかまわない。

ただし、周囲の光の状態(じょうたい)によって、ちがう色にまちがえられることもあるので、おすすめできない」だよね。

Q3. ☆問題☆

ミッション3でグラバーを動かしたとき、Mモーターを「秒」で動かしたよね。その理由として、もっとも正しいと考えられるものを選んでね。

  • 実は秒である必要はない。なんとなく秒にしただけ。
  • グラバーを開くためにモーターを動かすときは「回転数」や「角度」で表そうとすると数字が小さくなりすぎてしまい、「秒」にしないと開きすぎてしまうから。
  • MモーターはLモーターとくらべて特別な動き方をするため、思い通りに動かそうとするときには「秒」で動かしたほうがよいから。
  • このプログラムでは、最初から最後までにかけられる時間が決まっているから。
  • 「回転数」や「角度」では決められた回転数や角度だけ回らないと次に進まないが、「秒」ならば、モーターが動かなくても時間が過ぎれば次に進むから。

正解

  • 実は秒である必要はない。なんとなく秒にしただけ。
  • グラバーを開くためにモーターを動かすときは「回転数」や「角度」で表そうとすると数字が小さくなりすぎてしまい、「秒」にしないと開きすぎてしまうから。
  • MモーターはLモーターとくらべて特別な動き方をするため、思い通りに動かそうとするときには「秒」で動かしたほうがよいから。
  • このプログラムでは、最初から最後までにかけられる時間が決まっているから。
  • 「回転数」や「角度」では決められた回転数や角度だけ回らないと次に進まないが、「秒」ならば、モーターが動かなくても時間が過ぎれば次に進むから。

解説

試しに「角度」や「回転数」にしてみると、動かなくなってしまうことがあるんだ。

 

「角度」や「回転数」で動かすときには、決められた「角度」「回転数」だけモーターが動かないと、「指示されたことが終わっていない」と判断されて次に進めないんだ。これは、例えばグラバーが閉じているとき、「さらに閉じる方向に1回転」という指示をしたりすると起きてしまう。

 

ワークブックで扱ったとおり、グラバーを開くためにはモーターをどちらに回転させればいいか、時と場合によって違うよね。開こうと思ってプラスの方向に回したけど、実はそれは閉じる方向だったということもあるし、思い通りに開くこともある。思い通りに開いてくれればいいけど、閉じる方向だとすると、閉じているときにはそれ以上は回転できないのだから、指定された「角度」「回転数」だけモーターが動くとは限らないよね。

 

だから「秒」で動かしているんだ。「秒」であれば、たとえモーターがまったく動かなくても、指定された時間がたてば次に進んでくれる。それが、「秒」にした理由だよ。