テディスのロボット・サイエンスコースのメイン教材であるレゴマインドストームEV3ですが、ご存じの通り、販売が2021年7月で終了となりました。レゴエデュケーションのアナウンスによると、今後は2020年夏に発売されたSPIKEプライムに統合するとのことです。
レゴSPIKEプライムはロボット・サイエンスコースのメイン教材となり得るのか？つまりテディスが毎年出場しているロボカップジュニアのレスキュー競技に対応できるのか？レゴ以外のロボット・プログラミング教材はどうなのか？探ってみたいと思います。
EV3とSPIKEプライムの比較
マインドストームEV3の発売開始は2013年と10年近く経過しています。販売終了は理解できる年数ですので、問題はSPIKEプライムがEV3を置き換えることができるのかということです。
いくつかの観点からEV3とSPIKEプライムを比較してみたいと思います。
本体（コントローラー）
| EV3 | SPIKEプライム | |
|---|---|---|
| システム | ARM9 300MHz | 100MHz M4 320 KB RAM |
| OS | Linux | MicroPython |
| 入出力ポート | 入力x4、出力x4 | 入出力x6 |
| 内蔵センサー | なし | 6軸ジャイロ （3軸加速度＋3軸ジャイロ） |
| 大きさ | 75W X 115D X 45H(mm) | 56W x 88D x 32H(mm) |
| 重さ | 210g | 148g（バッテリー取付時） |
「SPIKE™ Prime Technical Specifi cations」「EV3ユーザーガイド」より
まず良い点です。EV3のインテリジェントブロックと比べてSPIKEプライムのラージハブがコンパクトなところでしょう。
一方で、入出力ポートの少なさは大きな課題です。ジャイロセンサーを内臓しているものの、移動用モーターx2、アーム用モーターx1、カラーセンサーx2、タッチセンサーx1で6つの入出力ポートを使い切ってしまいます。出力x4、入力x4あったEV3でも、Arduinoと接続して接続するセンサーを増やしたり、自作センサーを接続したりしていましたが、SPIKEプライムではArduino接続や自作センサーを接続したロボットはまだ見ないですね。これからなのでしょう。
モーター
教育版EV3基本セットにはLモーターx2とMモーターx1、SPIKEプライム基本セットにはLアンギュラーモーターx1とMアンギュラーモーターx2が入っています。サイズと個数が逆となりました。普通に使用する分には、Mモーターが多い方が使いやすいとは思います。しかし、ロボカップジュニアのレスキュー競技に使用するとなると・・・Mモーターを駆動用としては傾斜路や減速バンプでのトルク不足が心配です。Lアンギュラーモーターを1個追加して、駆動用にLアンギュラーモーターを使用することを前提にトルクなどを調べてみました。
| EV3 Lモーター | SPIKEプライム Lアンギュラーモーター | |
|---|---|---|
| トルク | 21Ncm | 8Ncm |
| 回転数 | 160-170RPM | 135RPM |
LEGO社公式サイト資料より
SPIKEプライムはコンパクトとなっていますので、レスキュー日本リーグであれば問題なさそうですが、実際に傾斜路や減速バンプを試してみる必要があると思います。SPIKEプライムのアンギュラーモーターは、モーターが回転し始めてから何度回転したか（相対位置）だけではなく、原点から見てどの位置まで回転しているか（絶対位置）がわかるようになっています。これはいいですね。
センサー
基本セットに含まれるセンサーを比較してみます。
| EV3基本セット | SPIKEプライム基本セット | |
|---|---|---|
| センサー類 | タッチセンサーx2 カラーセンサーx1 超音波センサーx1 ジャイロセンサー（1軸）x1 |
フォース（タッチ）センサーx1 カラーセンサーx1 距離（超音波）センサーx1 ラージハブ内蔵ジャイロセンサー（3軸加速度＋3軸ジャイロ） |
センサーの構成はほぼ同じです。必要なセンサーは追加すればよいので、レゴ以外のサードパーティ製のセンサーが増えることに期待しましょう。EV3のジャイロセンサーは精度が良くありませんでしたが、SPIKEプライムの本体内蔵のジャイロセンサーはどうなのか、カラーセンサーはレスキュー競技の交差点の緑マーカーをどの程度正確に判別できるかは試してみないと分かりません。
結論
現状では、サードパーティ製センサの種類やArduinoとの接続などの拡張性などの点で、SPIKEプライムはレスキュー日本リーグが限界（ワールドリーグは無理）といった感じです。ただ、これからポートを拡張する方法やArduinoなどとの接続などの方法が確立すれば、コンパクト本体コントローラーは使いやすそうです。液晶画面がなくなったのは好みの問題でしょうか？
その他のロボットプログラミング教材
レゴ以外にも多くのロボット・プログラミング教材がありますが、ビジュアルプログラミングへの対応、基本性能、拡張性などを考えると他にこれといったものが見当たらないのが現状です。サッカー競技をされている方はどうされるのでしょうか？
当教室ではロボット・サイエンスコースの3年目以降から、SPIKEプライムでは厳しそうです。2年後までに、サードパーティ製のセンサーが充実し、ポート不足などを補う製品や手法が確立していればよいのですが。ない場合には自作とするしかないかと考えています。
