Ｈ30-01

平成３０年度 情報電子科課題研究発表概要

平成３１年１月１７日（木）

題目 マイコンカー製作と大会出場 ２０１８

目的 ○マイコンカーについて深く学ぶ。

○大会で完走すること。

○仲間との協調性を育む。

内容

○マイコンカーについて

マイコンカーとは,マイクロコンピューター(マイコン)を搭載した完全自走式の車です。一見,

おもちゃ屋さんなどでよく売られているラジオコントローラ(ラジコン)と形式は似ていますが中

身は全く違います。一番の違いは,ラジコンは人間の手で操作するのに対して,マイコンカーはマ

イコンが操作する点です。プログラムに沿ってコースを走っていくマイコンカーを見ると,生きて

いるように見えるかもです。

○マイコンカー大会について

Advanced Classと Basic Classの 2種類があり,決められたコースを走らせ,ラップタイムを競

う競技です。中国大会では上位 8台までが全国大会に出場可能になります。

・日付 11月 24日,11月 25日

・場所 広島県立広島工業高等学校

・出場者 稲山隆之輔 児玉力人 吉永龍生 山本大空 吉弘誠(棄権)

・参加台数 Basic Class 92台 完走 45台

・結果 完走者→42位 稲山 隆之輔(36.16秒)

38位 吉永 龍生(30.88秒)

まとめ

大会までの取り組みは班の仲間と協力し合い,夜遅くまでプログラムと製作作業をしました。

実習のマイコンカー製作のプログラムより,複雑なプログラムを使用するため,その分多くの知識

を身に付けることが出来ました。

課題研究を通して,マイコンカーの素晴らしさを身をもって知ることが出来ました。

H30-02

平成３０年度 情報電子科課題研究発表概要

平成３１年１月１７日（木）

題 目 アプリケーション開発（たのしいしゅーてぃんぐ）

目 的

ゲーム作成を通して 1つ 1つの作品を作る大変さを知り、使われているプログラムな

ど自分たちが知らないことを学び、知識を深める

この 3年間で学んできたことを活かしてどのくらい自分たちが学んできたことを理解

しているか試す

内 容

1．計画

スケジュール作成

・4～5月 開発環境の決定・使用

・6～11月 プログラム開発・イラスト作成

・12～1月 総仕上げ（テスト＆デバック）

アプリケーションの候補

・Unity

・DXライブラリ

・Visual Studio

2． DXライブラリの採用

ＤＸライブラリ Windows版は、DirectXを使ったWindowsデスクトップアプリの開

発に必ず付いて回るDirectXやWindows関連のプログラムを使い易くまとめた形で利

用できるようにしたＣ＋＋言語用のゲームライブラリである。使用する際はＣ言語の

知識だけで十分である。

3． 工夫したこと

・ゲーム制作をしていくなかで、できるだけオリジナルにするために工夫したことは絵

にこだわりをもって描いた。特別なソフトを使うのではなく IT教室のパソコンのペイ

ント機能を使用した。

・マウスで絵を描くことは難しい作業だったがレベルの高い絵を描くことができた。

・効果音をつけて、できるだけゲーム会社が作ったかのようなゲームに近づける様に努

力した。

4．苦労したこと

・プログラム作成の際に参考にするプログラムが少なく自分たちで考えた。

・絵の細かい部分をマウスで描くこと。

・DXライブラリという使用したことのないソフトを使ってゲーム制作したため 0から

調べること。

まとめ

・プログラムを作成してゲームを作るのは大変だったが、完成したときの達成感を感じ

ることができた。

・分からないことばかりでとても苦労したが、その度にみんなで協力して解決し協調性

の大切さを知ることが出来た。

・この経験を生かして入社（進学）しても頑張っていきたい。

平成 31年 1月 17日(木)

題目 確率機ゲームの製作

目的 ○確率機ゲームの完成

○ゲーム製作通して、ハードウェア、ソフトウェア両面の知識を深める

内容

○確率機ゲームの概要

マイコンカーで使われるＲ８マイコンと、ＬＥＤマトリクスを応用したゲームです。

６×８に配置したＬＥＤを、下から１行目の１列目～８列目と点灯させ、ボタンを押したと

ころで、ＬＥＤが１つ点灯し止まり、２行目のＬＥＤが１列目～８列目と点灯し始めます。

同様に３，４，５，６行目とＬＥＤを１つ点灯させ、止めたＬＥＤの点灯した列を合わせる

というゲームです。

○確率機ゲームの製作

１．ＬＥＤマトリクスの再現

ブレッドボードを使用し、ＬＥＤ点灯のプログラムを何度も試しました。

トランジスタ、高輝度ＬＥＤ、抵抗（１２０Ω）を使い、６×８のＬＥＤマトリクスを製作

しました。

２．プログラミング

Ｒ８マイコンを使い、ｗｈｉｌｅ文、ｆｏｒ文、ｉｆ文で、７セグメントＬＥＤを制御しま

した。

３．本体の製作

木材で骨組みを組み立て、プラスチック段ボールで覆いました。

画面は青色の発泡スチロールをくりぬき、ＬＥＤを埋め込み、アクリル板を前面にはり、よ

り明るく点灯するように工夫しました。

まとめ

今回のテーマは、今までになく初めてチャレンジするテーマだったので、とてもリスクのあ

る中、メンバーで話し合い、このテーマで挑戦することを決めました。製作していく中で、た

くさんの壁にぶち当たり、何度も心折れそうになりました。そのため、メンバー同士の意見の

対立が多く起こりました。しかし、Ｉ科のたくさんの先生方からの助言をいただいたおかげで、

このテーマを形として残すことができました。

私たちの無謀な挑戦を支えてくださった先生方、本当にありがとうござしました。

平成 30年度 情報電子科課題研究発表概要 Ｈ30―03

H30-04

平成３０年度 情報電子科課題研究発表概要

平成３１年１月１７日（木）

題 目 GameEngineを使用したアプリ開発と画像処理の研究

目 的 〇２種類のGameEngineを使用して、VR技術を用いたアプリを制作する。 〇画像処理技術について学び、AR技術を用いたアプリを制作する。

内 容

私たちは３つのグループに分かれて、以下のアプリ開発に挑戦しました。

１．『急げUnityちゃん』

「Unity」は誰でもインストールするだけでゲームが作れるシステム

セットのようなものです。様々なジャンルに対応していて、互換性も高

いのが特徴です。

Unityちゃん（プレイヤー）が学校で授業に遅れないように様々な困

難を回避しながらゴールを目指すゲームを、この「Unity」で制作しま

した。右図は、教室で忘れ物を取りに来たシーンです。キャラクターの

Unity ちゃんやそのモーションデータはUnity ストアから無料で入手

可能なものを使用しましたが、机や黒板などのオブジェクトは一から

全て作成し、ゲームに使用しています。また、プログラミング技術の授業で使っているプログラミング言

語C# を使用することで、細かな設定や動きを作り出すのに力を入れました。 ２．『迷路』

「Unreal Engine」はEpicGamesが開発したゲームエ

ンジンで、コードをC++やUnrealScriptで記述すること

ができますが、ブループリントを使うことでコードを入

力せずにプログラミングを行えます。今回この「Unreal

Engine」とブループリントを使って、トラップをかわし

ながらゴールにたどり着くゲームを制作しました。右図

が、制作したゲーム画面とゲームキャラクタです。

ただの脱出ゲームだと寂しいので、ギミックを数種類

配置し難易度を少し上げて簡単にならないように工夫を凝らしました。ブル

ープリントを使う場合、便利である反面、無数にあるノードから自分の実現

したい機能を見つけ出すのがとても大変でした。また、細かなバージョンの

違いで使用できないノードがあり、代わりになるノードを探して組み合わせ

るのにも苦労しました。 ３．『show』

最近では一般的になった「顔認識」について研究をしました。小型コンピュータRaspberry Piで画像処

理ライブラリ「OpenCV」とプログラム言語「Python」

を使用して、様々な画像処理について勉強した後で、

『show』というアプリの制作をしました。

Webカメラの映像からリアルタイムで人間の「顔」

を認識して、キャラクタの顔や眼鏡等のスタンプを貼

り付けるものです。様々なスタンプごとに表示する位

置を調節したり、顔の大きさによってスタンプの大き

さを変えたりできるように工夫をしました。

まとめ

GameEngineというものを初めて使用し、一から勉強を始めたため、本来の目的であったVRアプリの

制作まではたどり着けなかった。しかし、２種類のGameEngineの使い方をほぼマスターでき、それぞれ

を使ってゲームアプリを完成することができた。

画像処理の研究では、使用するコンピュータにあれこれと多くのソフトをインストールしすぎたせいか、

コンピュータがフリーズしたり思うように動かなかったりと、開発環境を整えるのに苦戦しました。しか

し、Raspberry Piで使用するものを最小限に絞り、一つ一つの手順を理解しながら進めていくことで、自

分たちの理想に近い顔認識アプリを制作することができました。

H30-05

平成３０年度 情報電子科課題研究発表概要

平成31年１月17日（木）

題 目 Arduinoを使った電子工作

目 的 ☆ ものづくりの難しさと楽しさを知る。

☆Arduinoの知識を深める。

内 容

Arduino は手軽にハードウェア作りの学習ができるマイコンボードで、基本

的な操作を学び理解することにより、様々な制御ができます。また、ハード

ウェアの上で動作するソフトウェアの開発用に C 言語ベースのシンプルな

言語が用意されていることや、開発環境が無料で提供されていることから、

ハードウェアプロトタイピングの学習を始めやすいこともの特徴です。

私達はArduinoの基本操作を学習し、電子工作をすることにしました。

<Arduino UNO>

＜２足歩行ロボットの作成＞

ボディーはユニバーサルプレートとアルミ板を使用、足はサーボモータ

を使用し3Dプリンタで作った部品とアルミ板を固定し作成しました。

アルミ板を使って作成したマンモスの牙２つを使いバランスをとり、２つ

の脚と尾を使って歩けるようにしました。マンモスの牙の湾曲部でマンモ

スロボットが転ばないようにしています。

ジャンパ線のはんだ付けにとても苦労しました。

＜４足歩行ロボットの作成＞

シャーシはアルミ板を使用し、足は先輩が作成された作品からいただき

ました。

サーボモータを８個使用して足を動かしプログラムで角度を調節し、バラ

ンスをとり、まっすぐ歩けるようにしました。配線が大変なので一ヶ所に

まとめ、わかりやすくしました。

＜UFOキャッチャーの作成＞

外枠はアルミアングルを使用し、接続部は 3D プリンタで作ったものを

使用しました。X軸、Y軸はジョイスティックで動かせるようにしました。

Z 軸にはステッピングモータを使い、回転数で制御します。また、サーボ

モータでアームの開閉を行います。アームを下げた後はプログラムで初期

位置に戻り、アームを開いて停止するようにしました。

初めて一から回路を作成したので、配線がプレート内で重ならないように

はんだ付けを行うことが難しかったです。

まとめ

私達は Arduinoについて学習し、さまざまなセンサの制御が簡単にできることを知りました。このときの

基本知識を活かしロボットの製作をしました。しかしいざ製作をしてみると、中々イメージがわかず、図面

を作成することにも苦労しました。配線やはんだつけなどにも苦労しました。パーツを 3D プリンタで作成

しましたが、ここでも設計が上手くいかず、穴を開ける部分がずれていたりと、先生から言われていた「ハ

ードが大切」ということがよくわかりました。回数を重ねることにより、少しずつですが改善できるように

なりました。まだ完成していませんが、私達はこの一年間でものづくりの難しさや楽しさを感じることがで

き、良い経験になりました。

H30－06

平成 30年度 情報電子科課題研究発表概要 平成 31年 1月 17日（木)

題 目 エアホッケーの製作(Ⅱ)

目 的 ・ものづくりの楽しさを学ぶ。 ・去年よりいいゲーム機を作る。

・実習で学んだことを生かす。

・去年の３年生が制作したエアホッケーをより良い物にするため、次の点を改良しました。

（１） パックが側面当たると外に飛び出てしまう。 → 新しい板を側面上部に取り付けました。

・はめ込んだだけで動かないようにするため、丁寧にサイズを測定し、板を作りました。

・やすりがけをしてバリをとり、確実に接着するため木工ボンドで取り付けました。

（２） ビニールテープで色付けがしてあり見映えが悪い。（はがれる）→ 全体にペンキを塗りました。

・ペンキを塗りやすくするため塗装面をやすりがけをし、表面を粗くしました。

・新聞紙でマスキングし、塗装してはいけない場所を隠し、丁寧に日数をかけ塗装しました。

（３） 得点がわからない。 → マイコンと 7セグメント LEDを使った得点板を作成しました。

・マイコンの出力だけでは点灯しない大きな 7セグメント LEDを使用したので、マイコンの出力で

大きな電流を制御する回路 (トランジスタ使用)をはんだ付けして製作しました。

・点数のカウントは、パックが落ちる場所に測距センサを設置しておき、そのセンサ出力が変化すると

点数が上がるプログラムとしました。

・プログラムには、実習で習った配列やフラグ、距離センサや７セグメント LEDの使用方法をそのまま

使用しました。

※ 去年の３年生が製作したエアホッケーゲーム

（１）原理

・天板に小さな穴を無数に開け、そこから空気を吹き出させ、パックを浮かせている。

（２）本体

・天板の穴以外は密閉された箱（直方体）としてある。

・人の体重が加わっても（乗っても）壊れない頑丈な作りとなっている。

（３）送風機

・掃除機のモータを使用してある。

・モータは密閉された小さな箱に入れてあり、掃除機のホースを使用して本体に空気を送っている。

・持ち運びを考えて、ホースからモータの部分は取り外せるようになっている。

・空気圧を変えれるように、スライダックで電圧を変えモータの回転数を変えることができる。

（４）ストライカー

・パックを打つ円形本体（木材）に、取手やプロテクター（塩化ビニル製をボンドで）が取り付けてある。

（５）パック

・３Ｄプリンタで嶋村先生に作成してもらっている。（下側面がくぼんでおり、空気を溜める構造）

・皆で協力し、良い作品を作ることができました。

・色をきれいに塗る方法や様々な製作方法が分かりました。

・実習で学んだことを生かしてエアホッケーを作ることが出来ました。

・何をするか皆で話し合うときには、率先して案を出してより良い作品を作ろうという意識が大切だと

実感しました。

・作業は正確さが大切だということを学びました。

まとめ

内 容

H30-7

平成３０年度 情報電子科課題研究発表概要

平成３１年１月１７日（木）

題 目 ３Dプリンタによる作品製作とマニュアル作成

目 的

３D プリンタおよび CAD ソフトウェアについて学び，それらを活用した作品を作製す

る。

今後の後輩たちに繋げるためにマニュアルを作成する。

１． 作品の制作 私たちの班では「Solid works」というCAD ソフトと 3D

プリンタを使用した作品づくりに取り組んだ。まず，ソフト

の使用方法をあらかじめ用意してあった説明書を元に覚え，

簡単な図形の作図ができるようになり，マイコンカー班と協

力してマイコンカーのボディ製作に取り組んだ。しかし，説

明書だけでは思うように操作ができない，難しい用語が多く

あり，理解するのに時間がかかるといった問題が発生したた

め，誰にでもわかりやすいマニュアル作りにも並行して取り

組んだ。

年度当初の段階では動物型の置物やロボット，フィギュア，

車の模型などを作製したいという案が出ていたが，想像以上

に難しく断念した。操作方法を理解し，マニュアルの完成後，

個人で実用性のある作品の製作に取り組んだ。

２．マニュアルの作成 来年度以降，３Dプリンタによる作品制作に取り

組む後輩達のため，誰が見ても分かりやすいという

事を心掛けてマニュアルを作成した。図面の新規作成

から保存まで，それぞれの機能がどのような役割を

しているのか「Word」を使い，一人一人担当を決めて

作業をしていった。また，３Dプリンタの操作に関する

資料が少ないことから，「Solid Works」だけでなく

今回私たちの班で３Dプリンタと「Solid Works」

両方のマニュアルを作成した。私達は動作が分からなく

時間を無駄にしてしまったから次年度以降、3Dプリンタ

による作品づくりに取り組む後輩達には春先から

スムーズに課題研究を進めていけたらと思う。

まとめ

今年度から課題研究の項目として追加された3Dプリンタ班で，私達は１から作品の制作を試みた。

まず，付属のマニュアルに従い実際にソフトを触ってみることから始め，マイコンカー班とも協力して土台

作りにも挑戦した。しかし，思ったように操作が出来ない，マニュアルの専門用語が分からない，など問題

が多数発生し，作業が行き詰まってしまった。そこからヒントを得て，今後，3D プリンタによる作品づく

りに取り組む後輩や，その他に 3D プリンタを使用したい方のために，私達で誰でも読みやすく理解しやす

いマニュアル作成に取り組んだ。私達自身が3Dプリンタ・SolidWorksを理解することから始め，写真付き

にし，よりわかりやすいマニュアル作りを心掛けた。私たちが理解したことを踏まえ，いくつか実用性のあ

る作品づくりにも取り組んだ。3Dプリンタに興味を持った後輩達が私達の作成したマニュアルを手に取り，

今後の課題研究で 3D プリンタを利用した作品作りと，他のパートと連携したものづくりをスムーズに行え

ればと思う。

3D プリンタは日常生活でも多用されている。私たちの課題研究を通して，後輩達に 3D プリンタと

「SolidWorks」の使いやすさと，身近な存在であるということが伝わればと思う。