赤外線で距離を測る！？猫型配膳ロボットの”猫目”の仕組みをArduino×測距センサーで探る

ロボットの”目”をつくろう
ゴール
使用するもの
回路図・配線方法
スケッチ（コード）
1. キャリブレーション
今後の課題
まとめ

ロボットの”目”をつくろう

先日こちらの記事で、測距センサーの測定原理について概説しました。測距センサーは、最近では当たり前の光景になりつつあるファミレスの猫型配膳ロボットたちの”目”になりうる要素です。

他にも、自動ドアや、コロナ禍で特によく見かけるようになったハンドソープのディスペンサーなど、人が近づいたら反応するような機器で使われます。

今回は、シャープの赤外線距離センサ「GP2Y0A21YK」を使って、Arduinoで距離を測ってみることにしました。

ゴール

測距センサーを使って、測定対象物までの距離をリアルタイムでグラフ化する！

使用するもの

Arduino Uno（または互換機）
GP2Y0A21YK（赤外線測距モジュール）
ブレッドボード、ジャンパーワイヤ
USBケーブル

回路図・配線方法

スケマは至って単純。測距センサーの3つの端子（Vo（出力）, GND（接地）, Vcc（電源入力））をそれぞれ、Arduinoの対応するピンと接続して終わりです。

実際の配線はこのようになります。

スケッチ（コード）

以下のスケッチをArduino IDEで実行すると、測距データが電圧値（voltage変数）として取り込まれます。

const int sensorPin = A0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  int sensorValue = analogRead(sensorPin);
  float voltage = sensorValue * (5.0 / 1023.0); // 電圧に変換
  
  Serial.println(voltage); // 数値だけを改行付きで送信

  delay(500);
}

「ゴール」で書いたとおり、最終的にやりたいことは「距離の測定」です。なので、対象物までの距離を●●cmみたいな形でデータとして取得したいわけです。

キャリブレーション

そこで、電圧値を距離データに変換するため、あらかじめ、電圧値と距離データの間にどういう関係があるかを把握しておく必要があります。これを、キャリブレーションといいます。こんな感じで、測距センサーからある距離にモノを置いたときに、測定される電圧値がどうなるかというデータをいくつか取得することによって、電圧と距離の関係を探ることができます。