動画BASIC(3J)Arduino

04.Arduio【I2C】|AquesTlkkおしゃべり

はじめに:AI(Gemini)を活用したロボットプログラミングの学習

近年、AI技術の進化により、プログラミング学習の在り方が大きく変わりつつあります。特に、ハードウェアを動かす「ロボットプログラミング」の世界では、複雑な仕様書の理解やコードの記述をAIがサポートしてくれるようになりました。

本記事では、プログラミング学習用ロボット「クムクム(Qumcum)」を題材に、GoogleのAIサービス「Gemini」を活用して、ロボットに「おしゃべり」をさせるC言語(Arduino言語)のプログラムを作成する方法を解説します。マニュアルの読み込ませ方から、AIが生成したコードの修正、実際の動作確認まで、初心者でもステップバイステップで学べる内容となっています。

学習の概要:Qumcum(クムクム)と音声合成ライブラリの基本

今回の学習のゴールは、クムクムの「ベーシックモデル(緑色のモデル)」に搭載されている音声合成ICを、I2C通信を用いて制御し、任意の言葉を喋らせることです。

Qumcumベーシックモデルの構成

クムクムのベーシックモデルには、音声合成用として「AquesTalk(アクエストーク)」というライブラリに対応したICが搭載されています。このICを制御するためには、マイコンボード(Arduino Leonardo互換)からI2Cという通信方式を使ってデータを送る必要があります。

使用するツール

Arduino IDE: コードを記述し、ロボットに書き込むための環境。

AquesTalkライブラリ: 音声合成を行うための専用コード。

Gemini: マニュアルを解析し、プログラミングを自動生成するためのAI。

実装の詳細:AquesTalkライブラリのセットアップとI2C通信

ロボットに喋らせるためには、まず標準的な通信ライブラリと、音声合成用の専用ライブラリを準備する必要があります。

ライブラリのプロジェクトへの統合方法

通常、Arduinoのライブラリはシステム全体にインストールしますが、今回はプロジェクトのポータビリティを高めるため、スケッチ(プロジェクト)内に直接ライブラリファイルを取り込む手法をとります。

アクエストの公式サイトから、Arduino用の「AquesTalkライブラリ」をダウンロードします。

ダウンロードしたファイルに含まれる AquesTalk.cpp と AquesTalk.h を、自分の作成しているスケッチと同じフォルダにコピーします。

Arduino IDE上でタブとして表示されることを確認し、メインのコード内では #include “AquesTalk.h” (ダブルクォーテーションを使用)と記述して読み込みます。

I2C通信の重要性

音声合成ICとのやり取りには Wire.h というライブラリが必須です。これはI2C通信を管理するもので、これがないとAIが生成したコードがコンパイルエラーになる原因となります。

AI(Gemini)への指示出し(プロンプティング)とコード生成

今回の最大の特徴は、Geminiにクムクムのハードウェアマニュアル(PDF)を読み込ませ、コードを自動生成させる点です。

マニュアルPDFの読み込みと指示のコツ

Geminiのプロンプト入力欄に、クムクムの公式マニュアルをアップロードし、以下のような指示を出します。 「アップロードしたマニュアルを読み、ボイスコントロール機能を使って『おはようございます』と喋るArduinoプログラムを作成してください。」

このように、**「どの資料を参考にするか」「どの機能を使うか」「最終的に何をさせたいか」**を明確に伝えることが、精度の高いコードを引き出すコツです。

AIコードの検証と修正

AIは非常に優秀ですが、時として重要なライブラリのインクルード(読み込み)を忘れることがあります。動画内の検証でも、Geminiは当初 Wire.h を含めないコードを生成しました。 これに対し、「I2C通信を使う場合、Wire.hは必要ないですか?」と追加で質問(フィードバック)を送ることで、AIは自身のミスを修正し、正しく動作するコードを再提案してくれます。AIとの対話を通じてコードをブラッシュアップするプロセスは、非常に教育効果の高い学習法と言えます。

注意点:ライブラリの依存関係と通信の安定性

プログラミングを進める上で、以下の2点に注意してください。

1. 依存ライブラリの確認

音声合成を行う場合、前述の Wire.h に加え、音声合成IC自体の仕様に基づいた待機時間(Delay)や通信スピードの設定が必要になることがあります。AIが生成したコードが動かない場合は、まずこれらの基本的な依存関係を疑ってみましょう。

2. ハードウェアの接続確認

クムクムとPCがUSBケーブルで正しく接続されているか、Arduino IDEの「ツール」メニューから「ボード(Arduino Leonardo)」と「ポート」が正しく選択されているかを確認してください。ハードウェアの問題でコードが動かないことも多々あります。

応用への道:インタラクティブな対話ロボットへの発展

今回の基本操作(おしゃべり)をマスターすれば、さらに高度な応用が可能です。

センサーとの連動: 距離センサーを使い、人が近づいたら「こんにちは」と挨拶する。

外部AIとの連携: PC側でChatGPTなどのAPIと連携させ、AIが考えた返答をクムクムに喋らせる。

感情表現: 音声のスピードやピッチを変えることで、ロボットに感情があるような演出を加える。

これらはすべて、今回の「I2Cによる音声合成制御」が基礎となります。

まとめ:AI時代のプログラミング学習

今回の実験を通じて、AI(Gemini)はロボットプログラミングの強力なパートナーになることが証明されました。完璧なコードを一度に出すわけではありませんが、人間が適切にフィードバックを与えることで、短時間で実用的なプログラムを完成させることができます。

「マニュアルを読む → AIにコードを作らせる → エラーを修正する → 実機で動かす」というサイクルは、これからの時代のエンジニアに求められる必須スキルです。ぜひ、クムクムとAIを組み合わせて、自分だけの喋るロボット開発に挑戦してみてください。

コメント

タイトルとURLをコピーしました