フィジカルコンピューティングでアイデアをカタチに！ / hiu-physcom

北海道情報大学オープンキャンパス模擬講義資料

Transcript

1. ๺ւಓ৘ใେֶ ΦʔϓϯΩϟϯύε ໛ٖߨٛ ʢ৘ใϝσΟΞֶ෦ ৘ใϝσΟΞֶՊʣ ౬ଜ ཌྷ フィジカルコンピューティングでアイデアをカタチに！ @yumulab yumura@do-johodai.ac.jp ࢿྉ͸Ξοϓϩʔυࡁ https://speakerdeck.com/yumulab/hiu-physcom
2. 今日の講義の内容 • ϑΟδΧϧίϯϐϡʔςΟϯά֓ཁ (20෼) • ϑΟδΧϧίϯϐϡʔςΟϯά (ArduinoγϛϡϨʔλ) ԋश (25෼) • ͦͷଞɾ·ͱΊɾ࣭໰ (5෼) 2
3. フィジカルコンピューティング概要
4. 「フィジカルコンピューティング」とは • Physical (෺ཧతͳ) + Computing • ϋʔυ΢ΣΞΛѻ͏γεςϜͷϓϩάϥϛϯά • ޫɺಈ͖ɺԻ ͳͲͳͲ • ΞϓϦ΍ήʔϜͷϓϩάϥϛϯάͱ͸Կ͕ҧ͏͔ʁ • ΞϓϦ΍ήʔϜ͸ίϯϐϡʔλͷதʹด͍ͯ͡Δ • ϑΟδΧϧίϯϐϡʔςΟϯά͸ίϯϐϡʔλͷ֎ͷσʔλΛऔಘ ͨ͠Γϋʔυ΢ΣΞΛಈ͔͢ • ʮInternet of Things (IoT)ʯ΍ʮ૊ࠐΈίϯϐϡʔςΟϯάʯͱڞ௨఺ ΋͋Δ (एׯҧ͏৔߹΋͋Δ) 4
5. フィジカルコンピューティングの例 | 光のボール 5 teamLab, Light Ball Orchestra / ޫͷϘʔϧͰΦʔέετϥ https://youtu.be/NN1vbIbH3GE
6. フィジカルコンピューティングの例 | LEDスーツ 6 Wall Recordings, SAMURIZE - Killer Instinct (Of fi cial Video) https://youtu.be/rjMD36M4GMM
7. フィジカルコンピューティングの例 | 飲み物の泡ディスプレイ 7 BubBowl: Display Vessel Using Electrolysis Bubbles in Drinkable Beverages - YouTube https://www.youtube.com/watch?v=QDoqyS9K7NE
8. フィジカルコンピューティングの例 | 変形するテーブル 8 TRANSFORM - Amazing Technology Invented By MIT https://youtu.be/lCARHatJQJA
9. フィジカルコンピューティングの例 | 群ロボットを活用したインタフェース 9 Zooids: Building Blocks for Swarm User Interfaces - YouTube https://www.youtube.com/watch?v=8Ik7V_QH5wk
10. どうやって作る？ • ͍Ζ͍ΖͳπʔϧɾςΫϊϩδʔ͕࢖ΘΕΔ • Χϝϥը૾ղੳ • ө૾ΤϑΣΫτ੍࡞ (AfterEffect, Blender, Unity) • ϓϩδΣΫγϣϯϚοϐϯά • ηϯα • Ϟʔλʔ • LED • ϫϯϘʔυϚΠίϯ 10 ͜ͷߨٛͷର৅
11. ワンボードマイコン • ී௨ͷPCͱൺ΂ͯ • ͍҆🙆 • খ͍͞🙆 • ௿ফඅిྗ🙆 • ੑೳ௿͍🙅 11 M5Stack Basic (¥6,831) https://ssci.to/9010 Arduino Uno R3 (¥5,500) https://ssci.to/789 micro:bit (¥3,366) https://ssci.to/7952 Raspberry Pi 4 Model B / 2GB (¥9,570) https://ssci.to/5681 ͜ͷߨٛͷର৅
12. Arduino • ʮΞϧσϡΠʔϊʯͱಡΈ·͢ • ͨͿΜੈքҰ༗໊ͳϫϯϘʔυϚΠίϯ • ͍҆ޓ׵඼΋͋ΔɿύνϞϊ͡Όͳͯ͘Φʔϓϯιʔεϋʔυ΢ΣΞ • Arduino IDEͰ։ൃɿC++ݴޠ 12 Arduino Uno R3 https://ssci.to/789 Arduino IDE
13. Tinkercad | Arduinoシミュレータ • ࢖͑Δ෦඼΋ଟ͘ɺ͍ΖΜͳ͜ͱ͕Ͱ͖Δ • ߨٛ͸TinkercadΛ࢖ͬͯਐΊ·͢ • ※ Tinkercadʹ͸ଞʹ3DϞσϦϯάπʔϧ΋ؚ·Ε͍ͯ·͕͢ɺ͜ͷߨٛͰ͸ 3DϞσϦϯάπʔϧͷػೳ͸࢖༻͠·ͤΜ 13
14. フィジカルコンピューティング演習
15. Tinkercadを準備しよう • Google ChromeΛ։͘ (σεΫτοϓͷγϣʔτΧοτ͔Β) • ΞυϨεόʔʹ https://bit.ly/hiu-ocͱೖྗ 15
16. Tinkercadを準備しよう • χοΫωʔϜͰࢀՃ → χοΫωʔϜΛೖྗ • χοΫωʔϜ͸഑෍ͨ͠ࢴʹॻ͍͍ͯ·͢ (hiu01ʙhiu30) 16 ΫϦοΫ هೖ ΫϦοΫ ※ ՈͰ΍Δͱ͖͸ https://www.tinkercad.com/ ʹΞΫηεͯ͠ʮΞΧ΢ϯτΛ࡞੒ʯ ·ͨ͸ʮଞαʔϏεΞΧ΢ϯτ(Google / Apple / Microsoft / Facebook)ͰαΠϯΠϯʯ ͍ͯͩ͘͠͞
17. 新しい回路の作成 17 ʮճ࿏ʯΛબ୒ ΫϦοΫ
18. 回路シミュレータ画面 • ԋशͰ͸جຊతʹ͜ͷը໘Λ࢖͍·͢ 18 ໊લΛΫϦοΫͯ͠ ฤू͠Α͏ ෦඼ΛΫϦοΫ → ഑ஔ (υϥοάˍυϩοϓͰ΋OK)
19. 今日やること • (1) LEDΛޫΒͤΔ • (2) NeoPixel (LEDςʔϓ) ΛޫΒͤΔ • (3) NeoPixelͷ৭Λม͑ͯΈΔ • (4) LCDΛಈ͔ͯ͠දࣔจࣈΛม͑ͯΈΔ • (5) ͍ΖΜͳ෦඼(ελʔλʔ)Λಈ͔ͯ͠ΈΔ • ͨͿΜશ෦͸Ͱ͖ͳ͍ͷͰɺͥͻ͓͏ͪͰ΍ͬͯΈ͍ͯͩ͘͞ 19
20. LEDを光らせる 20 ໊લΛΫϦοΫͯ͠ ฤू͠Α͏ ෦඼ΛΫϦοΫ → ഑ஔ (υϥοάˍυϩοϓͰ΋OK)
21. 21 ෦඼ͷ୺ࢠΛΫϦοΫ →઀ଓઌ୺ࢠΛΫϦοΫ LEDを光らせる
22. 22 ಈ͔͢ʹ͸͜͜ΛΫϦοΫ LEDを光らせる
23. 23 ɹΫϦοΫͰ෦඼બ୒ → BackspaceͰ࡟আ shiftΛԡ͠ͳ͕ΒΫϦοΫ͢Δͱ ෳ਺બ୒Մೳ Undo ctrl+zͰ΋Մ LEDを光らせる
24. 24 Ϛ΢εϗΠʔϧͰը໘֦େ/ॖখ ෦඼ͷճస (Shiftԡ͠ͳ͕Β ΫϦοΫͰٯճస) ϓϩύςΟมߋ ͳʹ΋ͳ͍ͱ͜ΖΛ υϥοά͢Δͱ ը໘Ґஔͷௐ੔ LEDを光らせる
25. NeoPixel • Adafruitࣾ੡ͷϚΠίϯ಺ଂϑϧΧϥʔLED • ͭͳ͛ͯ૿΍ͤΔʂ • ςʔϓঢ়ɺϦϯάঢ়ʹͭͳ͕͍ͬͯΔ੡඼Λ࢖͏͜ͱ͕ଟ͍ • ੍ޚʹ͸ArduinoͳͲΛ࢖͏ • ϥΠϒϥϦΛ࢖͑͹͍͍ײ͡ʹͰ͖ΔͷͰɺ੍ޚํ๏ͷৄࡉΛ஌Βͳͯ͘΋େৎ෉ 25 Adafruit Industries, NeoPixel RGBW LEDs w/ Integrated Driver Chip - Natural White [~4500K - Black Casing - 10 Pack] https://www.adafruit.com/product/2761 $5.95 / 10ݸ εΠοναΠΤϯε, NeoPixel Ring - 12࿈ϑϧΧϥʔγϦΞϧLED https://www.switch-science.com/catalog/1593/ 1,177ԁ Adafruit Industries, NeoPixel Digital RGB LED Strip - White 30 LED - WHITE https://www.adafruit.com/product/1376 $16.95 / meter
26. NeoPixelを光らせる • ελʔλʔ (෦඼ͷ૊Έ߹Θͤ)ͷ഑ஔ 26 1. ελʔλʔ͔Β “Arduino” Λબ୒ 2. NeoPixelΛબ୒ͯ͠഑ஔ 3. γϛϡϨʔγϣϯΛ։࢝ ࢀߟɿ࣮ࡍͷNeoPixel
27. NeoPixelの光る色を変える • ίʔυ (ϓϩάϥϜ/εέον) ͷฤूํ๏ 27 ʮίʔυʯΛΫϦοΫ
28. NeoPixelの光る色を変える • 25ߦ໨ͷredColor, greenColor, blueColorΛফͯ͠ 0ʙ255ͷ޷͖ͳ਺ࣈʹॻ͖׵͑ • ॻ͖׵͑ͨΒʮγϛϡϨʔγϣϯΛ։࢝ʯΛΫϦοΫ 28 ͜͜Λॻ͖׵͑ ྫ͑͹
29. LCD • Liquid Crystal Display (=ӷথσΟεϓϨΠ) ͷུ • ArduinoͷΑ͏ͳϚΠίϯϘʔυͰ৘ใΛදࣔ͢Δوॏͳखஈ • 16 × 2 (ԣ16จࣈɺॎ2จࣈ) • ഑ઢ͕େม • ελʔλʔʹ഑ઢࡁΈͷ΋ͷ͕͋ΔͷͰɺͦΕΛ࢖͏ͷָ͕ 29 ळ݄ిࢠ௨঎, ̡̘̙ΩϟϥΫλ σΟεϓϨΠϞδϡʔϧɹ̍̒×̎ ߦɹόοΫϥΠτ෇നൈ͖ https://akizukidenshi.com/catalog/g/ gP-02919/ 800ԁ
30. LCD • ελʔλʔ͔ΒʮLCDʯΛબ୒ 30 LCDΛબ୒ͯ͠഑ஔ
31. LCD • ʮίʔυʯˠʮจࣈʯΛબ୒ 31
32. LCD • ʮଓߦʯΛΫϦοΫ 32
33. LCD • දࣔ͢Δจࣈ΍ɺ਺ࣈͷҐஔΛม͑ͯΈ·͠ΐ͏ 33 ͜͜Λॻ͖׵͑ ͜͜΋ॻ͖׵͑ͯΈͯ΋OK
34. いろんな部品(スターター)を動かしてみる • ͍ΖΜͳελʔλʔ͕͋ΔͷͰ͍Ζ͍Ζࢼͯ͠Έ·͠ΐ͏ • جຊతʹɺ഑ஔ࣮ͯ͠ߦ͢Δ͚ͩͰಈ͖·͢ • Α͘Θ͔Βͳ͍΋ͷ΋͋Δͱࢥ͍·͕͢ • Իͷग़Δ΋ͷ΋͋ΔͷͰ஫ҙ • ͨ͘͞Μ഑ஔ͢Δͱಈ࡞͕ॏ͘ͳΔͷͰɺ࢖͍ऴΘͬͨ෦඼͸ফ͠·͠ΐ͏ (બ୒ͯ͠BackSpaceΩʔ) 34
35. その他・まとめ
36. 参考：NeoPixelハードウェア解説 • 3ຊͷ઀ଓ͕ඞཁɿ৴߸ઢɺ5VɺGND • ઀ଓͯ͠૿΍͢͜ͱ͕Ͱ͖Δ • Կݸ·Ͱ઀ଓͰ͖Δʁ → ߋ৽ϨʔτʹΑΔ • Tinkercadͩͱ100ݸۙ͘ͳΔͱॏ͘ͳΔ 36 ͜ΕͰ1ݸ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 ৴߸͕ྲྀΕΔํ޲ ͭͳ͛ͯ૿΍ͤΔ (ಉ͡छྨͷ୺ࢠΛ઀ଓ) DIN:৴߸ઢೖྗ(Digital IN) 5V GND DO:৴߸ઢग़ྗ(Digital OUT)
37. micro:bit • ଞͷϚΠίϯϘʔυ micro:bitʢϚΠΫϩϏοτʣ΋঺հ͠·͢ • 2015೥ʙ ։ൃ͞Εͨڭҭ༻ϚΠίϯϘʔυ • ΠΪϦεͰখֶੜʹແঈ഑෍͞Εͨ • ݱࡏ͸ϚΠΫϩιϑτࡿԼͷϓϩδΣΫτ • 2020೥ʹv2ʹόʔδϣϯΞοϓ • LED 5×5 = 25ݸɺϘλϯ2ݸɺεϐʔΧɺϚΠΫɺ໌Δ͞ηϯαʔɺՃ଎౓ηϯαʔɺ ࣓ྗηϯαʔɺԹ౓ηϯαʔɺແઢ௨৴ػೳʢBLEʣΛ౥ࡌ 37 εΠοναΠΤϯε, micro:bit https://ssci.to/7952 3,366ԁ
38. micro:bit • Webϒϥ΢βͷ։ൃ؀ڥͰ։ൃ͢Δ • ϒϩοΫɺJavaScriptɺPythonͰ։ൃ • ͲͷίʔυͰॻ͍ͯ΋ޓ׵ੑ͕͋Δʢม׵Մೳʣ • ։ൃ؀ڥʹγϛϡϨʔλ͕෇ଐ͢Δ 38
39. 部品の購入 39 εΠοναΠΤϯε, ArduinoΛ͸͡ ΊΑ͏Ωοτ https://ssci.to/181 7,150ԁ εΠοναΠΤϯε, The Arduino Starter Kitʢ೔ຊޠ൛ʣ https://ssci.to/2628 22,000ԁ εΠοναΠΤϯε, M5GO IoTε λʔλʔΩοτ V2.7 https://ssci.to/9011 9,845ԁ • ΋ͬͱֶͼ͍ͨਓ͸ɺͥͻ࣮ػΛߪೖͯ͠Έ͍ͯͩ͘͞ • ࠷ॳ͸Ωοτ͕͓͢͢ΊͰ͢ • Arduino୯ମͩͱ΄ͱΜͲԿ΋Ͱ͖ͳ͍ • ύʔπબͼ͕೉͍͠
40. スイッチサイエンス • ΩοτɺϚΠίϯɺNeoPixelɺߴՁ֨ଳηϯα(¥1,000Ҏ্)౳ 40
41. 秋月電子通商 • ௿Ձ֨ଳ෦඼(఍߅ɺLEDɺεΠονɺIC)ɺܭଌػث౳ • ळ༿ݪʹ࣮ళฮ͕͋Γ·͢ 41
42. 推薦図書 42 ౻ݪຑཬࡊ, ແବͳϚγʔϯ Λൃ໌͠Α͏! (2021) Ϊϟϧి, Ϊϟϧిͱͭ͘Δ! όΠϒεςϯΞήαΠόʔύϯΫ ޫΓ෺ిࢠ޻࡞ (2021) ArduinoΛ͸͡ΊΑ͏ ୈ3൛ (2015)
43. 推薦Twitter 43 @shiropen2 @make_jp @FabSceneJp
44. 推薦YouTubeチャンネル 44 Πνέϯ ແବͮ͘Γ
45. おわりに • ͍ΖΜͳઌੜ͕͍ΖΜͳݚڀΛ͍ͯ͠·͢ • ๺ւಓ৘ใେֶ΍ͦͷଞͷେֶͷWebαΠτΛௐ΂ͯΈ͍ͯͩ͘͞ 45 @yumulab yumura@do-johodai.ac.jp