(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-03-21
(45)【発行日】2024-03-29
(54)【発明の名称】プログラミング装置
(51)【国際特許分類】
G09B 9/00 20060101AFI20240322BHJP
A63H 33/04 20060101ALI20240322BHJP
A63H 11/00 20060101ALI20240322BHJP
A63H 30/00 20060101ALI20240322BHJP
A63H 30/02 20060101ALI20240322BHJP
G06F 8/34 20180101ALI20240322BHJP
【ＦＩ】
G09B9/00 Z
A63H33/04 A
A63H11/00 Z
A63H30/00 Z
A63H30/02 Z
G06F8/34
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2023014068
(22)【出願日】2023-02-01
【審査請求日】2023-02-03
(73)【特許権者】
【識別番号】597033650
【氏名又は名称】有限会社シグナリス
(74)【代理人】
【識別番号】100185270
【弁理士】
【氏名又は名称】原田 貴史
(74)【代理人】
【識別番号】100225347
【弁理士】
【氏名又は名称】鬼澤 正徳
(72)【発明者】
【氏名】小林 郁夫
【審査官】鈴木 崇雅
(56)【参考文献】
【文献】中国特許出願公開第１１３１６０６６１（ＣＮ，Ａ）
【文献】特開２０２１－１４０１２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－２２８９６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１６３５４７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０９Ｂ ９／００
Ｇ０９Ｂ １９／００
Ａ６３Ｈ １１／００－２０
Ａ６３Ｈ ３３／０４－１４
Ａ６３Ｈ ３０／００－０４
Ｇ０６Ｆ ８／００－７７
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ボード上にブロックを配置させることによってプログラムを学ぶプログラミング装置であって、前記ボード上に配置させた複数のブロックのインピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、
前記インピーダンスからコマンドを指定するコマンド指定部と、
前記指定されたコマンドからプログラムコードを作成するプログラムコード作成部と、前記ボードの下層に位置する基板に制御部と、セレクタと、抵抗／機能参照テーブルと、を備え、
前記制御部は、測定された各インピーダンスを前記抵抗／機能参照テーブルにおいて最も近い抵抗値に変換して、抵抗値を確定し、
前記コマンド指定部は、前記ブロックの変換された前記抵抗値を前記抵抗／機能参照テーブルを参照し、前記抵抗値に対応するコマンドを指定し、
前記制御部により前記ボードに接続された通信装置から前記プログラムコードを送信し、ロボット玩具を遠隔で動作させるプログラミング装置。
【請求項2】
プログラムコードの作成開始スイッチとプログラム実行スイッチを備える請求項１に記載のプログラミング装置。
【請求項3】
プログラムコードとプログラミング処理のフローとを表示する表示装置を備える請求項１または請求項２に記載のプログラミング装置。
【請求項4】
入力装置を備える請求項３に記載のプログラミング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、プログラミング装置およびプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
近年の小学校のプログラミング教育義務化などにより、オンライン上で行われるプログラミング学習ツールに関心が高まっている。また、プログラミングが可能なロボット玩具なども販売されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許第６９１５１９３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１には、「アクティブ信号入力に応じてコマンドを出力する複数のブロックユニットと、前記ブロックユニットが複数着脱可能でかつ前記ブロックユニットの共通バスに接続されたコントローラを搭載した基板と、出力装置と、を備え、前記ブロックユニットは、隣接する前記ブロックユニット又は前記コントローラから前記アクティブ信号を受け、前記コマンドを前記共通バスに出力し、前記コントローラは、前記共通バスより読み出した前記コマンドに従って前記出力装置の状態を変更あるいは保持することを特徴とする、プログラミング装置。」と記載されている。
しかし、特許文献１は、イベント会場などで多くの子供たちがプログラミングを学べるものではない。また、ブロックに抵抗値を持たせ、ブロックを組み合わせることで、プログラミングを行い、遠隔でロボット玩具を動作させるものでもない。
しかし、特許文献１は、イベント会場などで多くの子供たちがプログラミングを学べるものではない。また、ブロックに抵抗値を持たせ、ブロックを組み合わせることで、プログラミングを行い、遠隔でロボット玩具を動作させるものでもない。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の一実施形態であるプログラミング装置は、ボード上にブロックを配置させることによってプログラムを学ぶプログラミング装置である。
プログラミング装置は、ボード上に配置させた複数のブロックのインピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、抵抗値からコマンドを指定するコマンド指定部と、
指定されたコマンドからプログラムコードを作成するプログラムコード作成部とを備える。また、プログラミング装置は、制御部によりボードに接続された通信装置からプログラムコードを送信し、ロボット玩具を遠隔で動作させるプログラミング装置である。
プログラミング装置は、ボード上に配置させた複数のブロックのインピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、抵抗値からコマンドを指定するコマンド指定部と、
指定されたコマンドからプログラムコードを作成するプログラムコード作成部とを備える。また、プログラミング装置は、制御部によりボードに接続された通信装置からプログラムコードを送信し、ロボット玩具を遠隔で動作させるプログラミング装置である。
【発明の効果】
【0006】
本開示の一実施形態であるプログラミング装置によれば、幼児レベルの段階からブロックを組み合わせることで、楽しみながらプログラミングに必要な知識を身に付けることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本開示の一実施形態におけるプログラミング装置システム１に関する概略図である。
【図2】本開示の一実施形態におけるプログラミング装置システム１の構成図である。
【図3】本開示の一実施形態におけるプログラミング装置システム１のＨＷ構成図である。
【図4】本開示の一実施形態におけるプログラミング装置１００のブロック図である。
【図5】本開示の一実施形態におけるプログラミング装置１００におけるブロック１１０である。
【図6】本開示の一実施形態における抵抗／動作参照テーブルである。
【図7】本開示の一実施形態における抵抗値測定回路の一例である。
【図8】本開示の一実施形態における抵抗測定器の一例である。
【図9】本開示の一実施形態におけるプログラミング装置１００のフローチャートである。
【図10】本開示の一実施形態におけるプログラミング装置１００の実施例１である。
【図11】本開示の一実施形態におけるプログラミング装置１００の実施例２である。
【図12】本開示の一実施形態におけるプログラミング装置１００の実施例３である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本開示を実施するための形態について図を参照しながら説明する。なお、これはあくまでも一例であって、本開示に係る発明の技術的範囲はこれに限られるものではない。また、実施の形態を説明するための全図において、同一部には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【0009】
［１．構成］
本開示の一実施形態であるプログラミング装置１００は、ボード１２０上にブロックを配置させることによってプログラムを学ばせるものである。プログラミング装置１００は、ボード１２０上に配置させた複数のブロック１１０のインピーダンスを測定するインピーダンス測定部１０５と、インピーダンスからコマンドを指定するコマンド指定部１０６と、指定されたコマンドからプログラムコードを作成するプログラムコード作成部１０７とを備える。プログラミング装置１００は、制御部１０１により前記ボード１２０に接続された通信装置１３０から前記プログラムコードを送信し、ロボット玩具２００を遠隔で動作させるプログラミング装置１００である。
また、プログラミング装置１００は、ボード１２０上プログラムコード作成の開始スイッチとプログラム実行スイッチを備えていてもよい。
さらに、プログラミング装置１００は、プログラムコードとプログラミング処理のフローとを表示する表示装置を備えていてもよい。プログラミング装置１００は、表示装置に表示されたプログラムやプログラミング処理のフローを修正するための入力装置を備えていてもよい。
本開示の一実施形態であるプログラミング装置１００は、ボード１２０上にブロックを配置させることによってプログラムを学ばせるものである。プログラミング装置１００は、ボード１２０上に配置させた複数のブロック１１０のインピーダンスを測定するインピーダンス測定部１０５と、インピーダンスからコマンドを指定するコマンド指定部１０６と、指定されたコマンドからプログラムコードを作成するプログラムコード作成部１０７とを備える。プログラミング装置１００は、制御部１０１により前記ボード１２０に接続された通信装置１３０から前記プログラムコードを送信し、ロボット玩具２００を遠隔で動作させるプログラミング装置１００である。
また、プログラミング装置１００は、ボード１２０上プログラムコード作成の開始スイッチとプログラム実行スイッチを備えていてもよい。
さらに、プログラミング装置１００は、プログラムコードとプログラミング処理のフローとを表示する表示装置を備えていてもよい。プログラミング装置１００は、表示装置に表示されたプログラムやプログラミング処理のフローを修正するための入力装置を備えていてもよい。
【0010】
図１は、本開示の一実施形態におけるプログラミング装置システム１に関する概略図である。
本開示にかかるプログラミング装置システム１は、プログラミング装置１００と、通信装置１３０と、ロボット玩具２００を備えている。
通信装置１３０は、専用の通信機器（リモコン）でもよいし、ゲームのコントローラでもよいし、スマホやタブレットなどの通信機能を備えているものでもよい。ロボット玩具２００は、人型でも、動物でも、恐竜でも、車でも、飛行機でも、船でもよい。ロボット玩具２００は、プログラム可能なロボット玩具であり、本開示にかかる専用アプリケーションやプログラムを予めダウンロードしておくことで動作する。
また通信装置１３０は、「リモコン」で動作するものであるならば、テレビやエアコン、室内の照明など玩具以外の機器であっても赤外線パターン送出機能を付加し、コード変換のプログラムを予めダウンロードすることで機器を操作できる。
本開示にかかるプログラミング装置システム１は、プログラミング装置１００と、通信装置１３０と、ロボット玩具２００を備えている。
通信装置１３０は、専用の通信機器（リモコン）でもよいし、ゲームのコントローラでもよいし、スマホやタブレットなどの通信機能を備えているものでもよい。ロボット玩具２００は、人型でも、動物でも、恐竜でも、車でも、飛行機でも、船でもよい。ロボット玩具２００は、プログラム可能なロボット玩具であり、本開示にかかる専用アプリケーションやプログラムを予めダウンロードしておくことで動作する。
また通信装置１３０は、「リモコン」で動作するものであるならば、テレビやエアコン、室内の照明など玩具以外の機器であっても赤外線パターン送出機能を付加し、コード変換のプログラムを予めダウンロードすることで機器を操作できる。
【0011】
プログラミング装置１００は、ブロック１１０と、ボード１２０とを備えている。また、プログラミング装置１００は、プログラムコード読込スイッチ１２１と、プログラム実行スイッチ１２２とを備えていてもよい。その他、リセットスイッチなどを有していてもよい。
【0012】
本開示の一実施形態におけるプログラミング装置１００は、複数のブロック１１０を組み合わせる。ブロック１１０は、固有のインピーダンスを備えている。本開示の一実施形態として、以下インピーダンスを抵抗に置き換えて説明する。
ブロック１１０に仕込まれた抵抗値を測定することで、その抵抗値に対応するコマンドを指定する。コマンドに対応するプログラムコードを作成し、通信装置１３０でプログラムコードをロボット玩具２００に送り、ロボット玩具２００を動作させるものである。
ボード１２０上に配置させられたブロック１１０は、図１の左から右に順に時系列が構成される（図１１、１２においては、上から下）。図１でいうと、ブロック１１０が２つ、１つ、３つの順に時系列が構成される。
ブロック１１０に仕込まれた抵抗値を測定することで、その抵抗値に対応するコマンドを指定する。コマンドに対応するプログラムコードを作成し、通信装置１３０でプログラムコードをロボット玩具２００に送り、ロボット玩具２００を動作させるものである。
ボード１２０上に配置させられたブロック１１０は、図１の左から右に順に時系列が構成される（図１１、１２においては、上から下）。図１でいうと、ブロック１１０が２つ、１つ、３つの順に時系列が構成される。
【0013】
ブロック１１０にキャパシタやインダクタなどのインピーダンス素子を用いた場合には、数ミリ秒間隔で固定抵抗の両端電圧を測定し、その指数関数的な電圧値の対数を求め、最小二乗法などで一次関数近似する。その一次関数の傾きから時定数を計算することでキャパシタンス、もしくはインダクタンスを求める。
このように、抵抗値の代わりにキャパシタンスやインダクタンスなど一般的なインピーダンス値を用いることも可能であるが、時間的な変化を計測する必要があることから、一度のＡＤ変換で電圧値から抵抗値を求めることができる抵抗ブロックの方が、簡便である。以上のことから、本開示の実施形態として抵抗ブロックを用いた場合で説明する。
このように、抵抗値の代わりにキャパシタンスやインダクタンスなど一般的なインピーダンス値を用いることも可能であるが、時間的な変化を計測する必要があることから、一度のＡＤ変換で電圧値から抵抗値を求めることができる抵抗ブロックの方が、簡便である。以上のことから、本開示の実施形態として抵抗ブロックを用いた場合で説明する。
【0014】
図２は、本開示の一実施形態におけるプログラミング装置システム１の構成図である。プログラミング装置システム１は、プログラミング装置１００と、通信装置１３０と、通信ネットワーク１５０と、ロボット玩具２００とを備えている。
【0015】
プログラミング装置１００は、本開示の一実施形態であり、プログラミングに必要な知識を身に付けることができる装置である。具体的には、プログラミング装置１００は、プログラミング教育用の超小型コンピュータ（ラズベリーパイなど）をベースに作成された装置である。
【0016】
通信ネットワーク１５０は、インターネット、イントラネット、無線ＬＡＮ、４Ｇや５Ｇ携帯電話システムネットワークや、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、赤外線通信などの近距離無線により構成される。
【0017】
図３は、プログラミング装置システム１のＨＷ構成図である。ボード１２０の上層に位置するブロック板上に抵抗ブロック１１０を配置する。ブロック板上には、入力部１０８として、プログラムを読込／実行のスイッチが備えられていてもよい。また、プログラムの読込やプログラムの実行が正常に行われた場合、ＯＫ表示が表示装置１４０やプログラミング装置１００の表示部１０４に表示されてもよい。プログラムの読込やプログラムの実行が失敗した場合、表示装置１４０やプログラミング装置１００の表示部１０４にエラー表示が表示されてもよい。
【0018】
ボード１２０の下層に位置する基板に制御部１０１と、セレクタ１７０と、抵抗機能参照テーブルと、ＡＤ変換などを備えている。
プログラム読込処理でエラーが生じた場合には、プログラミングの指導者がコードを編集することができるように、ブロック１１０の配列とプログラムコードを表示部１０４に表示してもよい。表示部１０４に表示されたプログラムコードを入力装置であるキーボードやマウスで編集し、プログラムを実行することができる。
通信装置１３０は、ロボットを制御するプログラムコードを送信する装置である。通信装置１３０は、ゲームのコントローラであってもよい。
プログラム読込処理でエラーが生じた場合には、プログラミングの指導者がコードを編集することができるように、ブロック１１０の配列とプログラムコードを表示部１０４に表示してもよい。表示部１０４に表示されたプログラムコードを入力装置であるキーボードやマウスで編集し、プログラムを実行することができる。
通信装置１３０は、ロボットを制御するプログラムコードを送信する装置である。通信装置１３０は、ゲームのコントローラであってもよい。
【0019】
図４は、プログラミング装置１００のブロックである。図４に示されているように、プログラミング装置１００は、制御部１０１と、記憶部１０２と、通信部１０３と、表示部１０４と、インピーダンス測定部１０５と、コマンド指定部１０６と、プログラムコード作成部１０７と、入力部１０８とを備えている。
【0020】
制御部１０１は、主にＣＰＵである。制御部１０１は、プログラミング装置１００にインストールされたアプリケーションやプログラムを実行して、プログラミング装置１００を統括制御する。
制御部１０１は、記憶部１０２に格納された情報を読み込む指令を行う。制御部１０１は読み込まれた情報を表示部１０４に表示する指令などを行う。
また、制御部１０１は、通信部１０３に接続された通信装置１３０からロボット玩具２００に対して、プログラムコードを送信する制御を行う。
制御部１０１は、記憶部１０２に格納された情報を読み込む指令を行う。制御部１０１は読み込まれた情報を表示部１０４に表示する指令などを行う。
また、制御部１０１は、通信部１０３に接続された通信装置１３０からロボット玩具２００に対して、プログラムコードを送信する制御を行う。
【0021】
記憶部１０２は、表示部１０４に表示する文字情報、画像情報等のデータを格納する。記憶部１０２には、一時記憶としてメモリがあり、永久記憶としてＨＤＤやＳＳＤがある。
メモリは、制御部１０１が処理を行う際のワークエリアとして機能するものである。メモリは、例えば、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）及び静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）などである。
本開示においては、記憶部１０２には、ブロック１１０と抵抗値の関係、抵抗値と動作の対応表、作成されたプログラムコードなどが格納されている。
メモリは、制御部１０１が処理を行う際のワークエリアとして機能するものである。メモリは、例えば、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）及び静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）などである。
本開示においては、記憶部１０２には、ブロック１１０と抵抗値の関係、抵抗値と動作の対応表、作成されたプログラムコードなどが格納されている。
【0022】
通信部１０３は、プログラミング装置１００がプログラミング装置１００の外部と情報のやり取りを行うものである。具体的には、通信部１０３は、インターネット、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、赤外線通信などでプログラミング装置１００の外部と接続される。
通信部１０３は、主にプログラムコードをプログラミング装置１００からロボット玩具２００に送信する。通信部１０３は、通信機能を備えている通信装置（コントローラ）を介して、プログラムコードをロボット玩具２００に送信する。また、通信部１０３は、ロボット玩具２００からエラーを受信することも可能である。エラーの内容としては、障害物センサによるエラーなどである。
通信部１０３は、主にプログラムコードをプログラミング装置１００からロボット玩具２００に送信する。通信部１０３は、通信機能を備えている通信装置（コントローラ）を介して、プログラムコードをロボット玩具２００に送信する。また、通信部１０３は、ロボット玩具２００からエラーを受信することも可能である。エラーの内容としては、障害物センサによるエラーなどである。
【0023】
表示部１０４は、記憶部１０２に格納されたテキストデータ、画像データなどを出力する。表示部１０４は、具体的には、液晶ディスプレイなどである。
本開示の一実施形態におけるプログラミング装置１００では、表示部１０４は、プログラミング装置１００に接続される表示装置１４０の液晶ディスプレイなどである。
また、表示部１０４として液晶ディスプレイの画面に、ブロック配列から読み取ったプログラムやプログラムのフローチャートなどを表示することで、より発展的な学習指導が可能となる。
本開示の一実施形態におけるプログラミング装置１００では、表示部１０４は、プログラミング装置１００に接続される表示装置１４０の液晶ディスプレイなどである。
また、表示部１０４として液晶ディスプレイの画面に、ブロック配列から読み取ったプログラムやプログラムのフローチャートなどを表示することで、より発展的な学習指導が可能となる。
【0024】
インピーダンス測定部１０５は、インピーダンス（抵抗値）を測定する。具体的には、インピーダンス測定部１０５は、マルチプレクサにより個々の抵抗を切り替えて、抵抗値を測定する。
【0025】
コマンド指定部１０６は、測定された抵抗値に基づき、「抵抗値と動作の対応表」を参照して、測定された抵抗値に対応するコマンドを特定する。
実際には、抵抗値は、温度湿度その他の要因により必ずしも正確に測ることができない。コマンド指定部１０６は、算出した抵抗値の結果を四捨五入処理や、切り捨て処理を行ってもよい。コマンド指定部１０６は、測定された抵抗値に対して、記憶部１０２に格納されている「抵抗値と動作の対応表」を参照し、「抵抗値と動作の対応表」の中で最も近い抵抗値を選定してもよい。例えば、「抵抗値と動作の対応表」にある抵抗値と算出された抵抗値との差の絶対値が最も小さい抵抗値が最近接の抵抗値と考えられる。
実際には、抵抗値は、温度湿度その他の要因により必ずしも正確に測ることができない。コマンド指定部１０６は、算出した抵抗値の結果を四捨五入処理や、切り捨て処理を行ってもよい。コマンド指定部１０６は、測定された抵抗値に対して、記憶部１０２に格納されている「抵抗値と動作の対応表」を参照し、「抵抗値と動作の対応表」の中で最も近い抵抗値を選定してもよい。例えば、「抵抗値と動作の対応表」にある抵抗値と算出された抵抗値との差の絶対値が最も小さい抵抗値が最近接の抵抗値と考えられる。
【0026】
プログラムコード作成部１０７は、抵抗値に対応するコマンドを所定の方向から見て、上から下に順にコマンドを並べ、これを時系列と認識する。プログラムコード作成部１０７は、この順で並べたコマンドに基づき、プログラムコードを自動で作成する。
【0027】
入力部１０８は、プログラミング装置１００に外部から入力するための装置である。具体的には、マウス、キーボード、スイッチ等である。
スイッチとは、ボード１２０上のプログラム読込スイッチ１２１とプログラム実行スイッチ１２２である（図１参照）。
プログラム読込スイッチ１２１が押下されると、インピーダンス測定部１０５は、ブロック１１０の抵抗値を測定する。その後、コマンド指定部１０６は、抵抗値に対応するコマンドを指定する。そして、プログラムコード作成部１０７は、プログラムコードを自動で作成する。
プログラム実行スイッチ１２２が押下されると、制御部１０１は、通信部１０３に接続されている通信装置１３０からロボット玩具２００に対して、プログラムコードを送信し、実行する。
なお、ボード１２０は、様々な電子部品が搭載されている多層のプリント基板をベースにして、加工したものである。また、ボード１２０はブロック１１０とコネクタ端子などにより接続させることが可能なものである。
スイッチとは、ボード１２０上のプログラム読込スイッチ１２１とプログラム実行スイッチ１２２である（図１参照）。
プログラム読込スイッチ１２１が押下されると、インピーダンス測定部１０５は、ブロック１１０の抵抗値を測定する。その後、コマンド指定部１０６は、抵抗値に対応するコマンドを指定する。そして、プログラムコード作成部１０７は、プログラムコードを自動で作成する。
プログラム実行スイッチ１２２が押下されると、制御部１０１は、通信部１０３に接続されている通信装置１３０からロボット玩具２００に対して、プログラムコードを送信し、実行する。
なお、ボード１２０は、様々な電子部品が搭載されている多層のプリント基板をベースにして、加工したものである。また、ボード１２０はブロック１１０とコネクタ端子などにより接続させることが可能なものである。
【0028】
原則として、特定のプログラミング装置１００により特定のロボット玩具２００が動作する。プログラミング装置１００とロボット玩具２００とは、事前にモード（暗号）を決めておくことが可能である。例えば、プログラミング装置１００は、プログラムコードを送る前に、プリアンブルを送り、動作するとロボット玩具２００を特定しておくことが可能である。また、プログラミング装置１００とロボット玩具２００の間で、暗号モードをあらかじめ設定しておき、暗号モードが一致する場合のみ、ロボット玩具２００が動作する仕組みでもよい。
ただし、あるプログラミング装置１００が複数のロボット玩具２００を動かすことも可能である。
ただし、あるプログラミング装置１００が複数のロボット玩具２００を動かすことも可能である。
【0029】
図５は、本開示の一実施形態におけるブロック１１０である。ブロック１１０は、複数の抵抗値ブロックを備えている。
ブロック１１０のサイズは、原則として同じ縦横高である。抵抗値は、１００Ω、１５０Ω、２００Ω、３００Ω、・・・、５ｋΩ、１０ｋΩ、５０ｋΩ、１００ｋΩなどである。それぞれのブロックを区別するため、ブロックの色を変えてもよい。例えば、１００Ω（白色）、１５０Ω（黒色）、２００Ω（橙色）、３００ｋΩ（藍色）、５ｋΩ（赤色）、１０ｋΩ（青色）、５０ｋΩ（緑色）、１００ｋΩ（黄色）である。
また、ブロック１１０の色違いに変えて、ブロック１１０の手触りを変えてもよいし、ブロック１１０の重さを変えてもよい。
ブロック１１０のサイズは、原則として同じ縦横高である。抵抗値は、１００Ω、１５０Ω、２００Ω、３００Ω、・・・、５ｋΩ、１０ｋΩ、５０ｋΩ、１００ｋΩなどである。それぞれのブロックを区別するため、ブロックの色を変えてもよい。例えば、１００Ω（白色）、１５０Ω（黒色）、２００Ω（橙色）、３００ｋΩ（藍色）、５ｋΩ（赤色）、１０ｋΩ（青色）、５０ｋΩ（緑色）、１００ｋΩ（黄色）である。
また、ブロック１１０の色違いに変えて、ブロック１１０の手触りを変えてもよいし、ブロック１１０の重さを変えてもよい。
【0030】
ブロック１１０の所定の面には、コネクタ端子１１５が備え付けられており、ボート１２０と接続をすることが可能である。
ボード１２０に複数のブロック１１０を配置し、組み合わせることで様々なコマンドを作成することができる。
ボード１２０に複数のブロック１１０を配置し、組み合わせることで様々なコマンドを作成することができる。
【0031】
図６は、本開示の一実施形態における「抵抗／機能参照テーブル」である。
例えば、抵抗値が３００ｋΩおよび４００ｋΩでは、ｉｆ条件 ｅｌｓｅ文なども定義しており、複雑なプログラムを作成することが可能となる。
図６（ａ）において、ブロック１１０は、各行の先頭に置かれたブロック１１０を「述語」ブロックとし、その「述語」の意味・内容に応じて「目的語」ブロック１１０が右に配置されるものとする。
例えば、「変数代入」という述語では、代入する変数を表すブロック１１０と、代入される値のブロック１１０とが、右につながる。「Ｉｆ条件」のブロック１１０では、「目的語」ブロックは「条件」になる。
「抵抗／機能参照テーブル」は、使用言語に応じて差異はあるものの、Ｃ言語型の場合にも、Ｐｙｔｈｏｎ型の場合にも対応できるようにしてある。
例えば、抵抗値が３００ｋΩおよび４００ｋΩでは、ｉｆ条件 ｅｌｓｅ文なども定義しており、複雑なプログラムを作成することが可能となる。
図６（ａ）において、ブロック１１０は、各行の先頭に置かれたブロック１１０を「述語」ブロックとし、その「述語」の意味・内容に応じて「目的語」ブロック１１０が右に配置されるものとする。
例えば、「変数代入」という述語では、代入する変数を表すブロック１１０と、代入される値のブロック１１０とが、右につながる。「Ｉｆ条件」のブロック１１０では、「目的語」ブロックは「条件」になる。
「抵抗／機能参照テーブル」は、使用言語に応じて差異はあるものの、Ｃ言語型の場合にも、Ｐｙｔｈｏｎ型の場合にも対応できるようにしてある。
【0032】
図６（ｂ）は、機能・動作のコマンド一覧表である。図６（ｂ）において、抵抗値が１０ｋΩであれば、「（ｎ秒間）前に進む」と定義する。ｎは任意の自然数であり、例えば、ｎ＝３である。
抵抗値が１５ｋΩであれば、「（ｎ度）右回転する」と定義する。ｎは任意の自然数であり、例えば、ｎ＝９０である。
抵抗値が３５ｋΩであれば、「右腕を上げる」と定義する。人型ロボットなどでは問題ないが、車や航空機の場合には、「右側ドアを開ける」などに対応付ける。
図６の抵抗値の対応表は、これに限定されず、柔軟に、かつ、適宜更新される。
なお、ユーザは、「抵抗／機能参照テーブル」と同等の情報を印刷物やスマホ上の電子ファイルを有している。
抵抗値が１５ｋΩであれば、「（ｎ度）右回転する」と定義する。ｎは任意の自然数であり、例えば、ｎ＝９０である。
抵抗値が３５ｋΩであれば、「右腕を上げる」と定義する。人型ロボットなどでは問題ないが、車や航空機の場合には、「右側ドアを開ける」などに対応付ける。
図６の抵抗値の対応表は、これに限定されず、柔軟に、かつ、適宜更新される。
なお、ユーザは、「抵抗／機能参照テーブル」と同等の情報を印刷物やスマホ上の電子ファイルを有している。
【0033】
プログラム実行に関する処理に応じたＬＥＤ１２６は、ボード１２０上のプログラム読込スイッチ１２１が押下されると、インピーダンス測定部１０５は、ブロック１１０の抵抗値を測定する。その後、コマンド指定部１０６は、抵抗値に対応するコマンドを指定する。そして、プログラムコード作成部１０７は、プログラムコードを自動で作成する。
特に問題なくプログラムコードが作成された場合には、表示部１０４にＯＫの表示をしてもよい。また、何らかの不具合が生じた場合には、表示部１０４にＮＧの表示をしてもよい。
ボード１２０上のプログラム実行スイッチ１２２が押下されると、制御部１０１は、通信部１０３に接続された通信装置１３０からプログラムコードをロボット玩具２００に対して送信し、プログラムコードを実行する。特に問題なくプログラムコードが実行された場合には、表示部１０４にＯＫの表示をしてもよい。また、何らかの不具合が生じた場合には、表示部１０４にＮＧの表示をしてもよい。
特に問題なくプログラムコードが作成された場合には、表示部１０４にＯＫの表示をしてもよい。また、何らかの不具合が生じた場合には、表示部１０４にＮＧの表示をしてもよい。
ボード１２０上のプログラム実行スイッチ１２２が押下されると、制御部１０１は、通信部１０３に接続された通信装置１３０からプログラムコードをロボット玩具２００に対して送信し、プログラムコードを実行する。特に問題なくプログラムコードが実行された場合には、表示部１０４にＯＫの表示をしてもよい。また、何らかの不具合が生じた場合には、表示部１０４にＮＧの表示をしてもよい。
【0034】
イベント会場などで多数の子どもたちがプログラミングを試す場合、わずかなブロックの配置ミスでプログラムが動作しないと、子どもによってはトラウマを残し逆効果になる場合がある。このような場合に、制御装置１００にマウスやキーボードなどの入力装置が接続されている場合には、指導者等がディスプレイなどの表示装置１４０に表示されたブロックプログラムを修正することが可能である。ブロックの配置ミスにも関わらず、プログラム動作するように修正し、子どもにポジティブな学習記憶、効果を残すことが可能である。
【0035】
図７は、本開示の一実施形態における抵抗値測定回路である。
抵抗値測定回路は、電源電圧Ｖｃｃ（５Ｖ）と、固定抵抗器１６０と、行セレクタと列セレクタからなるマルチプレクサ１７０とから構成される。
マルチプレクサ１７０は、行セレクタと列セレクタによりブロック１１０を１つ選ぶ。抵抗値測定回路は、固定抵抗とブロック１１０を含む直列回路を形成する。
固定抵抗器１６０は、予め直列に接続した「固定抵抗」の値を選択できる。固定抵抗とは抵抗値が予め分かっている抵抗である。この固定抵抗を利用し、マルチプレクサで切り替えられたブロック１１０の抵抗の両端の電圧をＡＤ変換する。具体的には、抵抗値測定回路により、固定抵抗の電圧を測定する。オームの法則により電圧の比が抵抗値の比となるため、ブロック１１０の抵抗値を測定できる。
抵抗値測定回路は、電源電圧Ｖｃｃ（５Ｖ）と、固定抵抗器１６０と、行セレクタと列セレクタからなるマルチプレクサ１７０とから構成される。
マルチプレクサ１７０は、行セレクタと列セレクタによりブロック１１０を１つ選ぶ。抵抗値測定回路は、固定抵抗とブロック１１０を含む直列回路を形成する。
固定抵抗器１６０は、予め直列に接続した「固定抵抗」の値を選択できる。固定抵抗とは抵抗値が予め分かっている抵抗である。この固定抵抗を利用し、マルチプレクサで切り替えられたブロック１１０の抵抗の両端の電圧をＡＤ変換する。具体的には、抵抗値測定回路により、固定抵抗の電圧を測定する。オームの法則により電圧の比が抵抗値の比となるため、ブロック１１０の抵抗値を測定できる。
【0036】
図８は、抵抗値測定回路における固定抵抗器を示した図である。
誤差を最小限するため固定抵抗器１６０には、１００Ω、１ｋΩ、１０ｋΩ、１００ｋΩの４種類の固定抵抗が備え付けられている。スイッチで切り替えることが可能である。
通常、抵抗の抵抗値は、数％の誤差が生じる。例えば、固定抵抗を１ｋΩで、ブロック１１０の抵抗値が５０ｋΩの場合、５％の誤差が生じると、２．５ｋΩとなる。これは固定抵抗１ｋΩに対して誤差が大きくなるため望ましくない。固定抵抗を１０ｋΩ、または１００ｋΩに切り替えて、ブロック１１０の抵抗値を測定すると誤差は、相対的に小さくなる。
誤差を最小限するため固定抵抗器１６０には、１００Ω、１ｋΩ、１０ｋΩ、１００ｋΩの４種類の固定抵抗が備え付けられている。スイッチで切り替えることが可能である。
通常、抵抗の抵抗値は、数％の誤差が生じる。例えば、固定抵抗を１ｋΩで、ブロック１１０の抵抗値が５０ｋΩの場合、５％の誤差が生じると、２．５ｋΩとなる。これは固定抵抗１ｋΩに対して誤差が大きくなるため望ましくない。固定抵抗を１０ｋΩ、または１００ｋΩに切り替えて、ブロック１１０の抵抗値を測定すると誤差は、相対的に小さくなる。
【0037】
抵抗値を測定する方法は、固定抵抗をブロック１１０と直列でつなぎ、固定抵抗の電圧をＡＤ変換することで求めることができる。例えば、ＡＤ変換の結果、固定抵抗の電圧が１Ｖであった場合、全体が５Ｖであるから、直列抵抗の比が電圧の比になるため、１対４となる。
【0038】
複数のブロック１１０がボード上に配置され、制御部１０１の指令によりマルチプレクサ１７０による切り替えが行われ、インピーダンス測定部１０５は、自動または手動で各ブロック１１０の抵抗値が測定する。各ブロック１１０の抵抗値が測定されると、コマンド指定部１０６は、制御部１０１からの指令により、記憶部１０２に格納されている「抵抗／機能参照テーブル」を参照して、測定された抵抗値に対応する機能、動作、コマンドに変換することで、各ブロック１１０の役割が定まる。ここで、ブロックは、各行の先頭に置かれたブロックを「述語」ブロックとし、「目的語」ブロックが右に配置されるものとする。その「述語」の意味・内容に応じてこれを所定の方向からみて左上から右方向に読み、下へ行き右方向に読み、右下へ順に読むことでプログラムとして認識される。
【0039】
図９は、本開示の一実施形態におけるプログラミング装置１００のフローチャートである。
ロボット玩具２００を動作させたいブロック１１０を配置する（Ｓ１００）。
プログラム読込スイッチを押下すると（Ｓ１１０）、インピーダンス測定部１０５は、マルチプレクサ１７０を切り替えて、順次各ブロック１１０の抵抗値を測定する（Ｓ１２０）。
制御部１０１は、測定された各抵抗値を「抵抗／機能参照テーブル」において最も近い抵抗値に変換して、抵抗値を確定する（Ｓ１３０）。
コネクタ端子１１５の接触や接続ミスなどにより、ブロック１１０の抵抗値が測定できない場合には、制御部１０１は、表示部１０４にエラー表示をしてもよい（Ｓ１４０）。
ロボット玩具２００を動作させたいブロック１１０を配置する（Ｓ１００）。
プログラム読込スイッチを押下すると（Ｓ１１０）、インピーダンス測定部１０５は、マルチプレクサ１７０を切り替えて、順次各ブロック１１０の抵抗値を測定する（Ｓ１２０）。
制御部１０１は、測定された各抵抗値を「抵抗／機能参照テーブル」において最も近い抵抗値に変換して、抵抗値を確定する（Ｓ１３０）。
コネクタ端子１１５の接触や接続ミスなどにより、ブロック１１０の抵抗値が測定できない場合には、制御部１０１は、表示部１０４にエラー表示をしてもよい（Ｓ１４０）。
【0040】
コマンド指定部１０６は、ブロック１１０の変換された抵抗値を記憶部１０２に格納された「抵抗／機能参照テーブル」を参照し、抵抗値に対応するコマンドを指定する（Ｓ１５０）。
配置されたすべてのブロック１１０について同様の処理を繰り返し行う。
配置されたすべてのブロック１１０について同様の処理を繰り返し行う。
【0041】
プログラム実行スイッチ１２２が押下されると、プログラムコード作成部１０７は、ボード１２０上に設置されているブロック１１０の上から順にコマンドを読み込む。コマンド全体として、ロボット玩具２００を動作させるための所望のプログラムコードを作成する（Ｓ１６０）。
【0042】
プログラムコードの作成に関して特に問題なければ、制御部１０１は、表示部１０４にＯＫの表示をしてもよい。制御部１０１は、プログラムコードを通信部１０３から通信装置１３０を経由して、ロボット玩具２００に送信する（Ｓ１８０）。プログラムコードの作成に関して、プログラムエラーが発生した場合には、制御部１０１は、表示部１０４にＮＧの表示をさせてもよい（Ｓ１９０）。
【0043】
通信装置１３０は、専用の通信機器コントローラでもよいし、専用アプリケーションをダウンロードしたスマホやタブレットなどの通信機能を有する装置でもよい。
通信装置１３０は、プログラミング装置１００の通信部１０３に有線で接続されてもよいし、ＷｉＦｉやＢｌｕｅｔｏｏｔｈなどの無線を介して接続されてもよい。
通信装置１３０は、ロボット玩具２００が赤外線リモコン等で操作される、テレビやエアコンなどの機器である場合、赤外線の送出装置でもよい。
通信装置１３０は、プログラミング装置１００の通信部１０３に有線で接続されてもよいし、ＷｉＦｉやＢｌｕｅｔｏｏｔｈなどの無線を介して接続されてもよい。
通信装置１３０は、ロボット玩具２００が赤外線リモコン等で操作される、テレビやエアコンなどの機器である場合、赤外線の送出装置でもよい。
【0044】
ロボット玩具２００にプログラミング装置１００からプログラムコードが受信されば、制御部１０１は、ロボット玩具２００内で自動的にプログラムコードを実行させる。実行されたプログラムコードにより、ロボット玩具２００は、動作する（Ｓ２００）。
ロボット玩具２００にプログラミング装置１００からプログラムコードが受信できない場合、また一定時間経過してもロボット玩具２００が動作しない場合、赤外線センサにより障害物を検知した場合、その他何らかの問題があった場合、ロボット玩具２００は、プログラミング装置１００にエラーを送信してもよい。そして、プログラミング装置１００は、エラーを表示部１０４に表示をしてもよい（Ｓ２１０）。
ロボット玩具２００にプログラミング装置１００からプログラムコードが受信できない場合、また一定時間経過してもロボット玩具２００が動作しない場合、赤外線センサにより障害物を検知した場合、その他何らかの問題があった場合、ロボット玩具２００は、プログラミング装置１００にエラーを送信してもよい。そして、プログラミング装置１００は、エラーを表示部１０４に表示をしてもよい（Ｓ２１０）。
【0045】
図１０は、本開示の一実施形態におけるプログラミング装置１００のフローチャートとそのフローチャートの各ステップに対応するブロック１１０の配列である。
具体的には、ブロック１１０の配列とは、図１０（ｂ）のように最上部に３ｋΩのブロックと、１ｋΩのブロックと、１００Ωブロックとを並べ、その下に２００ｋΩのブロックと、１５０Ωのブロックと、２００Ωブロックとを並べ、その下に１５ｋΩのブロックと、６００Ωのブロックとなどを並べることを指す。
インピーダンス測定部１０５は、制御部１０１の指令により、それぞれのブロック１１０の抵抗値を測定する。コマンド指定部１０６は、制御部１０１の指令により、測定した抵抗値に対応するコマンドを記憶部１０２に格納してある「抵抗／機能参照テーブル」から読み出し、変換する。
プログラムコード作成部１０７は、コマンドに基づきプログラムコードを作成する。コマンドは、同列を左から右に読み、上から下に逐次読むものとする。
具体的には、ブロック１１０の配列とは、図１０（ｂ）のように最上部に３ｋΩのブロックと、１ｋΩのブロックと、１００Ωブロックとを並べ、その下に２００ｋΩのブロックと、１５０Ωのブロックと、２００Ωブロックとを並べ、その下に１５ｋΩのブロックと、６００Ωのブロックとなどを並べることを指す。
インピーダンス測定部１０５は、制御部１０１の指令により、それぞれのブロック１１０の抵抗値を測定する。コマンド指定部１０６は、制御部１０１の指令により、測定した抵抗値に対応するコマンドを記憶部１０２に格納してある「抵抗／機能参照テーブル」から読み出し、変換する。
プログラムコード作成部１０７は、コマンドに基づきプログラムコードを作成する。コマンドは、同列を左から右に読み、上から下に逐次読むものとする。
【0046】
最上部に３ｋΩのブロックと、１ｋΩのブロックと、１００Ωブロックは、定義「変数Ａ＝０」となる（Ｓ３００）。
次に、２００ｋΩのブロックと、１５０Ωのブロックと、２００Ωブロックは、１２回反復するという繰り返しコマンドとなる（Ｓ３２０）。
１５ｋΩのブロックと、６００Ωのブロックは、９０（＝１５×６）度の右回転の動作となる（Ｓ３４０）。
１０ｋΩのブロックと、２００Ωのブロックは、２（＝１×２）秒間の前進の動作となる（Ｓ３６０）。
３００ｋΩのブロックと、５００ｋΩのブロックは、障害物センサに反応があったか否かの判断となる（Ｓ３８０）。障害物センサに反応がある場合には、１ｋΩブロックでプログラムの実行を終了する（Ｓ４００）。障害物センサに反応がなかった場合には、４００ｋΩブロックで、処理を継続する。
２ｋΩのブロックは、「モジュール呼び出し」であり、１ｋΩのブロックは呼び出されるモジュールで、「目的語」として認識され「モジュールＡ」と解釈される（Ｓ４２０）。
１５０ｋΩブロックでｉｆ文の処理を終了する。また、次の１５０ｋΩブロックで繰り返しの処理を終了する。（Ｓ４４０）。
次に、２００ｋΩのブロックと、１５０Ωのブロックと、２００Ωブロックは、１２回反復するという繰り返しコマンドとなる（Ｓ３２０）。
１５ｋΩのブロックと、６００Ωのブロックは、９０（＝１５×６）度の右回転の動作となる（Ｓ３４０）。
１０ｋΩのブロックと、２００Ωのブロックは、２（＝１×２）秒間の前進の動作となる（Ｓ３６０）。
３００ｋΩのブロックと、５００ｋΩのブロックは、障害物センサに反応があったか否かの判断となる（Ｓ３８０）。障害物センサに反応がある場合には、１ｋΩブロックでプログラムの実行を終了する（Ｓ４００）。障害物センサに反応がなかった場合には、４００ｋΩブロックで、処理を継続する。
２ｋΩのブロックは、「モジュール呼び出し」であり、１ｋΩのブロックは呼び出されるモジュールで、「目的語」として認識され「モジュールＡ」と解釈される（Ｓ４２０）。
１５０ｋΩブロックでｉｆ文の処理を終了する。また、次の１５０ｋΩブロックで繰り返しの処理を終了する。（Ｓ４４０）。
【0047】
プログラミング装置１００は、ブロック１１０の配置により、またｉｆ文より複雑な条件を設定し、ロボット玩具２００に対して様々な動作をさせることが可能である（図１１）。
他の実施例として、プログラミング装置１００は、家電の操作をプログラミングすることも可能である。例えば、照明の点灯や消灯、テレビの起動、チャネルの選択、音量の設定などをプログラミングで制御することも可能である（図１２）。
他の実施例として、プログラミング装置１００は、家電の操作をプログラミングすることも可能である。例えば、照明の点灯や消灯、テレビの起動、チャネルの選択、音量の設定などをプログラミングで制御することも可能である（図１２）。
【0048】
［２．効果］
本開示の一実施形態であるプログラミング装置によれば、幼児レベルの段階からブロックを組み合わせることで、楽しみながらプログラミングに必要な知識を身に付けることができるという効果を有する。
本開示の一実施形態であるプログラミング装置によれば、幼児レベルの段階からブロックを組み合わせることで、楽しみながらプログラミングに必要な知識を身に付けることができるという効果を有する。
【符号の説明】
【0049】
１ プログラミング装置システム
１００ プログラミング装置
１０１ 制御部
１０２ 記憶部
１０３ 通信部
１０４ 表示部
１０５ インピーダンス測定部
１０６ コマンド指定部
１０７ プログラムコード作成部
１０８ 入力部
１１０ ブロック
１１５ コネクタ端子
１２０ ボード
１２１ プログラム読込スイッチ
１２２ プログラム実行スイッチ
１３０ 通信装置
１４０ 表示装置
１５０ 通信ネットワーク
１６０ 固定抵抗器
１７０ マルチプレクサ
２００ ロボット玩具
１００ プログラミング装置
１０１ 制御部
１０２ 記憶部
１０３ 通信部
１０４ 表示部
１０５ インピーダンス測定部
１０６ コマンド指定部
１０７ プログラムコード作成部
１０８ 入力部
１１０ ブロック
１１５ コネクタ端子
１２０ ボード
１２１ プログラム読込スイッチ
１２２ プログラム実行スイッチ
１３０ 通信装置
１４０ 表示装置
１５０ 通信ネットワーク
１６０ 固定抵抗器
１７０ マルチプレクサ
２００ ロボット玩具
【要約】
【課題】 本開示によれば、幼児レベルの段階からブロックを組み合わせることで、楽しみながらプログラミングに必要な知識を身に付けることができるという効果を有するプログラミング装置を提供することである。
【解決手段】 本開示の一実施形態であるプログラミング装置１００は、ボード上にブロックを配置させることによってプログラムを学ばせるものである。プログラミング装置１００は、ボード１２０上に配置させた複数のブロック１１０のインピーダンスを測定するインピーダンス測定部１０５と、インピーダンスからコマンドを指定するコマンド指定部１０６と、指定されたコマンドからプログラムコードを作成するプログラムコード作成部１０７とを備える。プログラミング装置１００は、制御部１０１により前記ボード１２０に接続された通信装置１３０から前記プログラムコードを送信し、ロボット玩具２００を遠隔で動作させるプログラミング装置１００である。
【選択図】図１
【解決手段】 本開示の一実施形態であるプログラミング装置１００は、ボード上にブロックを配置させることによってプログラムを学ばせるものである。プログラミング装置１００は、ボード１２０上に配置させた複数のブロック１１０のインピーダンスを測定するインピーダンス測定部１０５と、インピーダンスからコマンドを指定するコマンド指定部１０６と、指定されたコマンドからプログラムコードを作成するプログラムコード作成部１０７とを備える。プログラミング装置１００は、制御部１０１により前記ボード１２０に接続された通信装置１３０から前記プログラムコードを送信し、ロボット玩具２００を遠隔で動作させるプログラミング装置１００である。
【選択図】図１
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
