カラーソーターの組み立てとプログラミング ～レゴマインドストームEV3～
Contents
カラーソーターとは
教育用レゴマインドストームEV3でカラーソーターを組み立ててみる。
カラーソーターはカラーセンサーでブロックの色を読み取り、色別にそれぞれの位置にコンベアでソート（並び替え）を行う装置の事。
下記の動画を見ればカラーソーターのおよそのイメージは掴める。
駆動部の説明
ブロックの色を読み取るカラーセンサー、カラーブロックをMモーターで排出する機構、ソーター部をLモーター駆動のベルトコンベアで左右に移動させる機構がある。
| カラーセンサー（ポート３） |  カラーセンサーでブロックの色を読み取る |
| Mモーター（ポートA） | Mモーターを使ってカラーブロックを排出する仕組み 写真はカラーブロックがセットされている状態 赤いブロック（ストッパー）が上昇していてカラーブロックが下に落ちないようになっている
下記の写真は上の赤のブロック（ストッパー）の下部のアップ写真 黒の楕円状のブロック（カム）が一番下にある状態＝ストッパーが下がっている状態。 反時計回りに回転する事によりストッパーが上昇する（ストッパーは取り外している）
Mモーターでカムを反時計回りに回転させてストッパーを押し上げている状態
ストッパーを上に載せた状態（ストッパーは上がっている）
|
| Lモーター（ポートD） | Lモーターの回転を垂直方向に変換してベルトコンベアを動かしソーターを左右に移動させる
ソーターの左端はタッチセンサーが押された事により判定する
|
カラーソーターの組み立て
カラーソーターの組み立ての様子
プログラム概要
プログラムの全体の概要
一つ一つのブロックの解説は後述する。
初期処理の後、カラーセンサーでブロックの色を連続して読み込んで変数（数値配列）に保存する。
その後、数値配列より読み取った色を順番に呼び出して色別にソーターの位置を移動してストッパーを操作してブロックを排出する。
尚、数値配列の詳細についてはこちらの記事を参照。
また記事の最後にプログラミングと実際に動かした時の動画を載せているので確認してみて欲しい。
プログラム全体
カラーセンサーで読み取ったブロックをソーターで色別にそれぞれの位置に排出するプログラム
プログラムが大きいので３枚の画像にしている
| １ | プログラム開始 |
| ２ | ３～３９を繰り返す |
| ３ | カムを一番下に持ってくる |
| ４ | カムを一番上に持ってくる（ストッパーを上げる） |
| ５ | ソーターを左に移動（６まで） |
| ６ | タッチセンサーが押されるまで待機する |
| ７ | ソーターを停止する（ソーターが左端に移動される） |
| ８ | １秒間待機する |
| ９ | モーターをリセットする |
| １０ | 数値配列を空にする |
| １１ | １２～２０を８回繰り返す |
| １２ | １３、１４の条件が真になるまで繰り返す |
| １３ | インテリジェントブロックの中央ボタンがおされる |
| １４ | カラーセンサーで２（青）、３（緑）、４（黄）、５（赤）のいずれかの色が読み取られる |
| １５ | １３、１４が真の時に真をデータワイヤーで１２の終了条件に引き渡す |
| １６ | 実行音をならす |
| １７ | 数値配列を読み込む |
| １８ | 色情報を数値で配列に引き渡す |
| １９ | 色情報を配列に書き込む |
| ２０ | ２秒間待機する |
| ２１ | Ready音を再生する |
| ２２ | ディスプレイに”EV3”を表示する |
| ２３ | ２４～４０を８回繰り返す |
| ２４ | １秒間待機する |
| ２５ | ソーターを左に移動（２６まで） |
| ２６ | タッチセンサーが押されるまで待機する |
| ２７ | ソーターを停止する（ソーターが左端に移動される） |
| ２８ | 数値配列を読み込む |
| ２９ | 読み込んだ数値配列のインデックス・ループ番目に格納されている色情報（数値）を取り出して３０に渡す |
| ３０ | 色情報により処理を４つに振り分ける |
| ３１ | Blue音声を再生する |
| ３２ | ソーターを左端に移動する |
| ３３ | Green音声を再生する |
| ３４ | ソーターを左から二番目の位置に移動する |
| ３５ | Yellow音声を再生する |
| ３６ | ソーターを左から三番目の位置に移動する |
| ３７ | Red音声を再生する |
| ３８ | ソーターを一番右まで移動する |
| ３９ | カムを下げてストッパーを下げる（カラーブロックが下に移動する） |
| ４０ | カムを上げてストッパーを上げる（カラーブロックが排出される） |
使用したブロック
今回使用したブロックは以下の１３種類。
ループブロック
ループ内に配置されたブロックを右側の条件に一致するまで繰り返す。
 | プログラム一番外側のループ プログラム終了まで無条件に繰り返し
|
 | カラーセンサーでブロックの色を読み取って変数（数値配列）に保存する操作を８回繰り返す
|
 | カラーセンサーでブロックの色を読み取る カラーセンサーが読み取った色が２（青）、３（緑）、４（黄）、５（赤）のいずれかで且つインテリジェントブロックの中央ボタンが押されるまで繰り返すためのループ（上記以外の色を読み取った場合は次のロジックに遷移しない）
|
 | 色毎にソーターを移動してカラーブロックを排出する操作を８回繰り返す
|
Mモーターブロック
軽いものを素早く動かすのが得意なモーター
今回はストッパーを上下させる事によりカラーブロックを排出する為に使用する。
 | 弱いパワー（５）で時計回りにカムを２秒間回転させる カムを一番下に持っていくための初期処理その１
|
 | カムを一番上（ストッパーを上げる）に持っていくための初期処理その２
※後述のプログラミング動画の時と角度を若干変えている。調整の結果こちらの方が安定して動作している |
 | カムを下方向へ回転させてストッパーを下げる
※後述のプログラミング動画の時と角度を若干変えている。調整の結果こちらの方が安定して動作している |
 | カムを上方向へ回転させてストッパーを上げる
ストッパーの下げ、上げによりカラーブロックが排出される ※後述のプログラミング動画の時と角度を若干変えている。調整の結果こちらの方が安定して動作している |
Lモーターブロック
重いものをゆっくり動かすのが得意なモーター
今回はベルトコンベアを使ってソーターを左右に移動させる
 | タッチセンサーが押されるまでソーターを左端に寄せる
|
 | ソーターを停止させる
下記はソーターを左端に寄せて止めるプログラム
|
 | 青の位置にソーターを停止させる（左端）
|
 | 緑の位置にソーターを停止させる（左から２番目）
|
 | 黄の位置にソーターを停止させる（左から３番め）
|
 | 赤の位置にソーターを停止させる（右端）
|
待機ブロック
指定した条件になるまで待機する
 | タッチセンサーが押されるまで待機する ソーターを左端に寄せるため使用する
|
 | １秒間待機する
※２秒間待機のブロックも使用している |
モーター回転ブロック
 | モーター回転をリセットする ※今回の動作には直接関係は無い。モーターの回転数等を測定する時に備えて初期処理でモーターの測定値をリセットした
|
変数ブロック
テキスト、数値、ロジック、数値配列、ロジック配列を格納（書き込み）、読み込みする事ができる。
 | 変数A（数値配列）をリセットする 数値配列にカラーセンサーで読み取った色情報を数値で保存する
|
 | 変数A（数値配列）に色情報を数値で書き込む ８回書き込むので配列にしている
|
 | 変数A（数値配列）より色情報を数値で読み込む
|
インテリジェントブロック ボタン
正面の 5 つのボタン（上下左右、中央）からデータを取得する。
どのボタンが押されたのか数値出力すると同時にボタンのうちの一つが押された、離れた、またはバンプの結果を比較結果としてロジック（真 or 偽）で出力する。
 | カラーセンサーで色を読み取っている時にインテリジェントブロックボタンの中央のボタンを押す。 そのタイミングで色の情報を数値配列に格納する
|
カラーセンサーブロック
「色の判別」「反射光の強さの測定」「周囲の光の強さの測定」ができる。
 | カラーセンサーブロックの色を読み取る
|
ロジック操作ブロック
論理和、論理積、排他的論理和、否定を判定する為のブロック。
 | カラーセンサーが青、緑、黄、赤を読み取っていて且つ、インテリジェントブロックボタンの中央ボタンが押されているというand条件を判定する
|
音ブロック
様々な音を再生する為のブロック。
 | 色を読み取った時の実行音を再生する
|
 | ブロック色を８回読み取った後に準備OKの意味でReady音声ファイルを再生する
|
 | 青色のブロックをソートする前に青（Blue）音声を再生する
|
 | 緑色のブロックをソートする前に緑（Green）音声を再生する
|
 | 黄色のブロックをソートする前に黄（Yellow）音声を再生する
|
 | 赤色のブロックをソートする前に赤（Red）音声を再生する
|
表示ブロック
インテリジェントブロックのディスプレイにテキスト、図形、イメージを表示するブロック。
 | ディスプレイ”EV3”と表示する
|
配列操作ブロック
配列の操作を行うためのブロック。
尚、配列操作ブロックの機能詳細についてはこちらの記事を参照。
 | 読み取った色（数値）を配列に追加格納する 数値配列についてはこちらの記事を参照
|
 | 数値配列に格納されている色情報をインデックスで順番に呼び出す
|
スイッチブロック
条件によって処理を分岐することができるブロック。
 | 色別（青、緑、黄、赤）に処理を分岐する。
※色の読み上げとLモーターでのソータ移動を行う |
実際に動かしてみた動画
カラーセンサーにブロックの色を読み取らせる所からソーターがカラーブロックをそれぞれの位置に配置するまでのプログラムを動画で説明している。
最近のコメント