ドローンをスクラッチでプログラムして飛ばそう

活動詳細

活動分野・内容

活動の流れ

１３：００－１３：１０ 出席確認、挨拶 １０分
１３：１０－１３：１５ 座学１ ５分
１３：１５－１３：３０ 簡易竹トンボ工作 １５分（作って飛ばす）
１３：３０－１３：４０ 座学２ １０分
１３：４０―１３：５０ 動画　５分＋２分（火星のインジェニティー）
１３：５０－１４：００ 休憩　１０分　
１４：００―１４：１０ 「ドローン・プログラミング」手順説明１０分
スクラッチの拡張機能、node．ｊｓの起動、２画面並べて表示などを説明し、ドローンとラズベリーパイをwifiで接続し簡単なフライトまでの手順を実演して見せる。

「ドローン・プログラミング」実習
１４：２０－１４：４０ 座学から実習用に、テーブルを並べ替えて、各自のラズベリーパイを準備、起動する。ドローンは５台なので、５チームに分かれる。（２人で１台）
１４：４０－１５：００ 各ソフトの起動、接続などの準備を行う
最初は、離陸⇒１０秒（ホバリング）⇒着陸　の簡単なプログラムを作る。
動作確認の意味を含め、全チームがリーダーの指示に合わせて一斉に飛ばして見る。全機飛ぶか？　離着陸の位置、ホバリング中の挙動（動かないか？）などを確認する。
１５：００―１５：５５ 試行錯誤タイム、自由に飛ばしたて見た後、椅子を４つ置いて周りを飛ぶプログラムを作って飛ばしてみる。
１５：５５－１６：００ 終わりの挨拶と次回の連絡
１６：００―１６：３０ 後片づけ・撤収／リーダー

活動の留意点・安全対策

参加者１０名程度、全員にラズベリーパイが有ると想定

座学の延長で、node.jsからスクラッチ２と拡張機能の追加方法を説明し、実際に行ってみる。拡張機能が追加されたら、簡単なプログラムを書いてみる
電源の入れ方、切り方、バッテリー交換、ステータスインジケータ、ここまでは個人作業、ドローンはまだ渡さない

実際飛ばす段階で、グループに分かれる。２人×５チーム、
安全に対する配慮を再確認。水ロケットと同様に保護メガネをかける。

スピード設定は変えない。（SPEEDコマンドは使わない、速くしない）
SSIDのみで接続するドローンを区別するので、Wi-Fi接続の際は十分注意する。
ドローンにSSIDの番号６桁を書いて貼っておき確認する。

電源を入れる時は、突然飛び上がる事も想定する。
最初に飛ばす時は離陸、ホバリング、着陸のみ、離着陸でどの程度ずれるか個体の癖（誤差）を確認する。
周囲に風が起こると流されるので、なるべく動き回らない。

万一、制御不能となり、他チームの領域に入りそうな時は撃墜する（優しく）捕獲用に虫取り網を用意する。（使用しなかった）
ドローンは傾きが大きくなると、安全装置が働きモーターが停止、墜落する。
着陸または墜落した場合、直ぐに電源を切る。

役割を交代して、プログラムを書き換えて飛ばして見る。（試行錯誤）
椅子を置いて（椅子の間隔をメジャーで測ってから）、プログラムで周回させてみる。

活動使用教材

Raspberry Pi /Scratch2、DJI社のトイドローンTello EDU(5セット)
『大まかな手順』
Step１：Scratch2でプログラムを作る（必ずtelloの電源は切っておく）
Step２：Wifiでラズパイと【自分の】telloをつなぐ、ここでtelloの電源を入れる。他のはダメ！
Step３：nodejsでラズパイとtelloをつなぐ（双方向で通信okを確認する）
Step４：Scratch2のプログラムでtelloを飛ばす！
Step５：着陸または墜落したら、 telloの電源を切る！wifiが切れる。 telloを冷ます！
Step６：nodejsを止める（キーボードのctrlキーを押しながら、cを押す）
＜＜次の人に交代する＞＞
Step１に戻って、Scratch2でプログラムを作る（telloの電源は切れている）この繰り返し

活動アイディア＆材料集めの情報・ヒント

プログラミング用の教材として準備した、ラズベリーパイの有効な利用方法として、トイドローン（Ｔｅｌｌｏ）のプログラムによるフライトを考案した。
今年１月にEDU版では無い、普通のTelloを１台購入、実際にどの様にしてパソコンとドローンを組み合わせて飛ばす事が出来るのかを調査し、リーダーの打ち合わせにて実演、2021年度の活動予定に組み込み、分団としてTello EDU(5セット)を購入した。
参考文献は「Scratchでトイドローンをプログラミングして飛ばそう」
分団でラズベリーパイを所有しているので、iPadなどの専用アプリを使ったプログラミングではない方法を用いている。

参加者からの主な感想

１．楽しかったこと、２．気づいたこと、３．難しかったこと、４．要望事項の順です。

自分が組んだプログラムでドローンが思った通りに動いた事
難しかったことは、コンピューターを使ってプログラムするから正確に動くと思ったけど、ドローンの動きでも誤差があるということ、誤差が出るということを考えながらプログラムすること、障害物があったら右に曲がるなどのように、もう少し複雑なプログラムを組んでみたい

プログラミングしてドローンを飛ばすのは楽しかったです。
途中で課題が提供されたのは目的ができて非常に面白いと思いました。
プログラミングの説明で、Scratchの実際の写真を出して貰えるとわかりやすい、もしくはやりながら教えてくれるとわかりやすいと感じました。
最後、課題を自分の力で成功させた時、達成感を感じました。この達成感は、学校で味わうものとは違う喜びだった。また、課題解決能力も上がると考えました。楽しい企画をありがとうございました。

本人に感想を聞いてみたところ、難しい話が長いと感じたけれど、出来たときは最高に嬉しかったとの事でした。プログラミングにとても興味を持ったようで、活動の後に「僕は将来プログラミングに関係する仕事に就きたい」と言っていました。

・楽しかったことは、プログラミング通りにドローンが飛んだこと
・難しかったことは、ドローンを飛ばすまでのパソコンでの準備
・カメラ付きのドローンで撮影した映像をみてみたい
・ドローンで障害物レースをしてみたい

活動に関する反省点・改善点

理解する必要のある内容が多く、本来なら２回以上の活動に分けるところだが、初の試みでもあるので、１回にまとめている。その為、探査機をイメージした飛行の課題も考えたが、初回の目標はソフトウエアの設定などの手順を正確に行い、プログラムの指示でドローンを飛ばす事としている。次はプログラミングに重点を置きたい。仮想的な事では無く、プログラムで実物を実際に動かして見る事に重点を置いているので、通信や接続の仕組みも体験出来る様にした。さらに、４月に飛行機（固定翼）を行ったので、今回はヘリコプター（回転翼）の仕組みを、簡易竹とんぼを作って飛ばす所から入り、ドローンがホバリング出来る事の凄さを実体験している。
尚、この内容は、館林分団の増田が担当・記載しています。

PHOTO