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10.Arduio【Servo】|ProとSEのサーボ制御の技③

クムクムとAIで学ぶC言語:Geminiを活用したサーボ制御のデバッグと実践

YouTube動画「クムクムとAIで学ぶC言語入門 #10|QumcumProとSEのサーボ制御GemininiをGeminiで直す」を基に、AIを活用した効率的なプログラミング学習と、ロボット制御のポイントを解説します。

概要:AI(Gemini)を活用したロボットプログラミング

本記事では、プログラミングロボット「Qumcum(クムクム)」をC言語で制御する際、プログラムの不具合(バグ)をAI(Gemini)に相談して解決するプロセスを紹介します。

従来、プログラミングのデバッグは人間がコードを一行ずつ読み解く必要がありましたが、GeminiのようなAIを活用することで、問題の特定と修正案の提示を迅速に行うことができます。今回は、特定のサーボモーターが動かない原因をAIに解析させ、実際に動作を改善させるまでの流れを詳しく見ていきましょう。

サーボ制御プログラムのデバッグ詳細

1. 問題の特定:一部のモーターが動かない

初期のプログラムでは、複数のサーボモーター(チャンネル0、3、6)を制御しようとした際、特定のチャンネル(動画内ではチャンネル4のみなど)しか反応しないという問題が発生していました。

2. AI(Gemini)への相談

作成したコードをGeminiに読み込ませ、「特定のチャンネルしか動かない原因を追求してほしい」と依頼します。AIはプログラムの構造を解析し、以下の重要な指摘を行いました。

  • サーボモーターの有効化(Enable)不足: 制御したいすべてのモーターに対して、個別に許可(イネーブル)を送る必要がある。

  • セットアップ処理の追加: enable_servo 関数を適切な回数呼び出す、あるいは対象のチャンネルを正しく指定する。

3. プログラムの修正と検証

AIの提案に基づき、セットアップ関数内で対象となる全チャンネル(0, 3, 6など)を有効化するようにコードを修正します。動画内では、修正後のプログラムを流し込むことで、無事に全ての脚(モーター)が連動して動くことが確認されました。

4. 速度(ミリ秒)の調整

動作確認後、制御の応答性を高めるための調整を行いました。

  • ディレイ値の変更: 2秒(2000ms)から0.5秒(500ms)、さらに0.1秒(100ms)へと短縮。

  • 結果: 非常に機敏な動作(シュシュシュという素早い動き)が可能になり、ロボットの表現力が向上しました。

注意点とトラブルシューティング

ロボット制御において、以下の点に注意が必要です。

  • 角度指定の安全性: 最初から最大可動域(0度〜180度など)を指定すると、ロボットの構造に負担をかけたり、予期せぬ衝突が発生したりする恐れがあります。最初は80度〜110度など、狭い範囲からテストすることが推奨されます。

  • チャンネル番号の整合性: 物理的な配線(どのポートにどのモーターがつながっているか)と、プログラム内のチャンネル番号が一致しているか常に確認してください。

  • 電源とトルク: 素早い動きをさせる場合、モーターに十分な電力が供給されている必要があります。

応用への道:より高度な制御へ

AIの力を借りて基本動作ができるようになったら、次は以下のような応用に挑戦してみましょう。

  • 独自の制御関数の作成: 動画内でも言及されていたように、頻繁に使う動作を「関数」としてまとめることで、よりシンプルで読みやすいコード(可読性の高いコード)になります。

  • センサーとの連動: 距離センサーや音センサーと組み合わせ、障害物を検知して素早く回避する動きなどを実装できます。

  • AIによる複雑なモーション生成: 複数のサーボモーターの複雑な連携パターンをAIに提案させ、人間のような滑らかな歩行やダンスをプログラミングすることも可能です。

AIを「単なる解答ツール」ではなく「開発パートナー」として活用することで、C言語の習得速度は飛躍的に向上します。

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