Javaでレゴロボットを動かしてみよう！ 2-実践編

光センサーを利用したレゴロボットの制御

前回は簡単なプログラムで、コンパイルから実行までの一通りの流れを体験し、モーターの制御を行いました。今回は光センサーも使い、もう少し組込みらしいプログラムを作ってみましょう。

はじめに

　皆さん、こんにちは！ 前回は簡単なプログラムで、コンパイルから実行までの一通りの流れを体験し、モーターの制御を行いました。今回は光センサーも使い、もう少し組込みらしいプログラムを作ってみましょう。

前回までの連載記事

• Javaでレゴロボットを動かしてみよう！ 1-おためし編

光センサーとは

　これが光センサーで、その名の通り明るさを検知するセンサーです。赤い部分が発光ダイオードで、白い部分が受光素子です。発光ダイオードから発せられた光の反射光を受光素子が検知します。今回は明るさをパーセントで取得しますが、値は明るいほど100に近くなり、暗いほど0に近くなります。

図1 レゴロボット

図2 センサー拡大

黒いラインを見つけたら止まるプログラム

　それでは、早速やってみましょう！

　光センサーから明るさを読み取り、黒いラインを見つけたら止まるプログラムです。

 1:  import josx.platform.rcx.*;
 2: 
 3:  /**
 4:   * BlackStop.java
 5:   *
 6:   * 黒いラインを見つけたら止まる
 7:   *
 8:   */
 9: 
10:  public class BlackStop {
11:      public static void main(String[] args) {
12:
13:          //光センサーで，Percent値を取得するように設定する。
14:          Sensor.S2.setTypeAndMode(3, 0x80);  ←(1)
15:          Sensor.S2.activate();  ←(2)
16:
17:          //前進
18:          Motor.A.forward();  ←(3)
19:          Motor.C.forward();
20: 
21:          //光センサーで値を取得し続ける
22:          while(true) {  ←(4)
23:              //黒と判定した場合ループを抜ける
24:              if(Sensor.S2.readValue() < 45) {
25:                  break;
26:              }
27:          }
28:
29:          //止まる
30:          Motor.A.stop();  ←(5)
31:          Motor.C.stop();
32: 
33:      }
34:  }

1. 14行目：
Sensor.S2は、光センサーを接続しているポートを意味します。setTypeAndMode()で、光センサーが明るさをパーセント値で取得するように設定しています。
　
2. 15行目：
光センサーなどの電源供給が必要なセンサーはactivate()を記述します。
　
3. 18～19行目：
モーターを順回転させ前進します。
　
4. 22～27行目：
while文でループさせ、24行目のSensor.S2.readValue()で光センサーの値を取得します。値が45より小さい場合は黒と判断し、ループを抜けます。
　
5. 30～31行目：
左右のモーターをstop()で止めます。

プログラムの実行

　前回と同様に、コンパイルできたらRCXにクラスファイルを転送します。

　実行してみましょう。

C:\>lejosc BlackStop.java

C:\>lejos BlackStop
100%

C:\>

プログラムを実行すると、レゴロボットが前進し...

黒い線で止まる

　おおぉ！ 動きましたーーーっ！！（動画でお伝えできないのが残念です）

　黒いラインをはみ出ているように見えますが、センサーは黒いラインで止まっています。

　このプログラムでは白と黒の閾値（しきいち）を「明るさ45％」としましたが、実際は部屋の明るさなど環境によって閾値は異なりますので、本格的に開発する際には、こういうことも考慮してプログラムを組む必要があります。

黒いラインを走るプログラム

　それでは今やったことを応用して、もう少し組込みらしいプログラムにしてみます。黒いライン上を走るプログラムを考えてみましょう。

黒いラインの図

　どのようにすれば良いでしょうか？

　ここでは、光センサーが読み取った値が45より小さい場合を黒、大きい場合を白と判断しています。今回の場合、黒だったら右に曲がる、白だったら左に曲がるというプログラムにすれば、結果としてラインの右縁をジグザグに走ることになりそうです。

 1:  import josx.platform.rcx.*;
 2:
 3:  /**
 4:   * LineTrace.java
 5:   *
 6:   * 黒いラインを走る
 7:   *
 8:   */
 9:
10:  public class LineTrace {
11:      public static void main(String[] args) {
12:
13:          //光センサーで，Percent値を取得するように設定する
14:          Sensor.S2.setTypeAndMode(3, 0x80);
15:          Sensor.S2.activate();
16:
17:          //前進
18:          Motor.A.forward();
19:          Motor.C.forward();
20:
21:          //光センサーで値を取得し続ける
22:          while(true) {
23:              //黒と判定したら右へ曲がる
24:              if(Sensor.S2.readValue() < 45) {  ←(1)
25:                  Motor.A.forward();  ←(2)
26:                  Motor.C.stop();
27:              //白と判定したら左へ曲がる
28:              } else {  ←(3)
29:                  Motor.A.stop();  ←(4)
30:                  Motor.C.forward();
31:              }
32:          }
33:
34:      }
35:  }

　先ほどと違うのは、22～32行目です（今回は止まることを考慮していません）。

1. 24行目：
Sensor.S2.readValue()で光センサーの値を取得します。値が45より小さい場合は黒と判断します。
　
2. 25～26行目：
Motor.A.forward()で左のタイヤを動かすモーターを順回転させ、Motor.C.stop()で右のタイヤを動かすモーターを止めると、右へ曲がります。
　
3. 28行目：
白と判断した場合。
　
4. 29～30行目：
Motor.A.stop()で左のタイヤを動かすモーターを止め、Motor.C.forward()で右のタイヤを動かすモーターを順回転させると、左へ曲がります。

　コンパイルできたらRCXにクラスファイルを転送します。

C:\>lejosc LineTrace.java

C:\>lejos LineTrace
100%

C:\>

　実行してみましょう。

ライントレースの図

　おおぉ！ 動きましたーーーっ！！（動画でお伝えできないのが残念です）

　どうでしょう。組込みっぽくなってきたでしょうか。

　次回は応用編として、スレッド、ボタン操作、赤外線通信などのプログラミングを紹介します。

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