C言語で二足歩行ロボットを動かす！プログラミングで「歩行の第一歩」を実装する方法
ロボットプログラミングにおいて、最もエキサイティングでありながら難しい挑戦の一つが「二足歩行」です。本記事では、プログラミング教育用ロボット「クムクム」とC言語を使用し、ロボットが片足を持ち上げて前に踏み出す「初めの一歩」を実装するプロセスを詳しく解説します。AIを活用したコード生成から、実機に合わせた微調整（チューニング）の重要性まで、実践的な学びを凝縮しました。
1. 学ぶ概要：二足歩行のメカニズムと制御の基本
二足歩行ロボットを歩かせるためには、単に足を動かすだけでなく、プログラミングによる「重心移動」の制御が不可欠です。本セクションでは以下のステップを学習します。
- 重心の移動： 片足を上げる前に、機体の重みを支持脚側へ移動させるプロセス。
- サーボモーターの角度制御： 足首や太もものモーターを数値を指定して動かすC言語の基本。
- シーケンス制御： 倒れる、上げる、出す、下ろすという一連の動作を順番に実行する論理構成。
2. 実装の詳細：AI生成コードと現物合わせのチューニング
動画内では、まずAIに「左足を出して右足だけで立つプログラム」を問いかけるところからスタートしています。しかし、AIが提示する論理的な正解と、実際のロボットの挙動には必ずズレが生じます。ここがエンジニアとしての腕の見せ所です。
ステップ1：重心移動と片足立ち
まず、右足首（Rフット）と左足首（Lフット）の角度を調整します。動画での試行錯誤の結果、両方の足首を同じ方向（約70度〜77度付近）に傾けることで、バランスを保ちながら片足を浮かせることに成功しています。
ステップ2：ディレイ（遅延）による安定化
同時にモーターを動かすと振動で転倒しやすいため、delay関数を使用して「まず体を倒してから足を蹴る」といった時間差を作ります。これにより、慣性による揺れを抑えた安定した動作が可能になります。
ステップ3：足を前に出す動作
浮かせた脚（左足）の太ももモーター（Lシン）を制御します。角度を90度から110度程度に変化させることで、足を前方へ振り出します。この際、つま先の向きが内側に入りすぎないよう、微調整を繰り返します。
3. 注意点：実機テストで陥りやすい落とし穴
プログラムが理論通りでも、物理環境では以下の要因が動作を妨げます。
- 現物合わせ（キャリブレーション）の必要性： モーターの個体差や組み付け精度により、同じ「70度」でも挙動が変わります。動画のように、5度単位、あるいは1度単位での微調整が必要です。
- 摩擦と路面状況： 床が滑りやすい場合、足首のキックが空回りして前進しません。必要に応じて手で支えたり、滑り止めを検討したりする必要があります。
- 無限ループの管理： 動作確認中は、プログラムが意図せず繰り返されないよう、
whileループ内での制御や停止条件を明確にする必要があります。
4. 応用への道：スムーズな歩行を目指して
今回の「初めの一歩」が完成したら、次は連続した「歩行」へとステップアップしましょう。
- 放物線制御： 現在の「カクカク」した動きから、モーターの速度を滑らかに変化させることで、より人間らしいスムーズな歩行を実現できます。
- センサーとの連動： 障害物センサーや加速度センサーを組み合わせ、転倒を検知したり障害物を避けたりする高度な自律走行を目指します。
- 逆運動学（インバースキネマティクス）の導入： 座標を指定するだけで各関節の角度を自動計算する数学的アプローチへの挑戦。
C言語によるロボット制御は、試行錯誤の連続です。しかし、自分で書いたコードでロボットが初めて地面を踏みしめた時の感動は、何物にも代えがたい経験となるでしょう。ぜひ、あなたもクムクムと一緒にプログラミングの世界を歩み始めてください。
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