JP2020010882A - 学習玩具、これに使用する学習玩具用移動体、これに使用する学習玩具用パネル、及びこれに使用する学習玩具用携帯型情報処理端末 - Google Patents

学習玩具、これに使用する学習玩具用移動体、これに使用する学習玩具用パネル、及びこれに使用する学習玩具用携帯型情報処理端末 Download PDF

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Abstract

【課題】多様な動作をさせることができる学習玩具であって、低年齢の幼児だけでなくそれ以上の年齢層の子供も対象に含められるように、段階的に高度なプログラミングが学習できる学習玩具を提供する。【解決手段】光学読取モジュール２４０で読取可能なコマンド情報が記録されている複数枚のコマンド・パネル１２１を配置することにより、移動路１２０が構成される。移動ロボット１１０は、移動路１２０を移動しながら、通過するコマンド・パネル１２１に記録されているコマンド情報を順次読み取り、このコマンド情報に基づいて動作をすると共に、読み取ったコマンド情報をタブレットコンピュータ１３０に向けて送信する。このコマンド情報を受信するタブレットコンピュータ１３０は、このコマンド情報に基づいて画像の表示または音声の発生をする。また、タブレットコンピュータ１３０から移動ロボット１１０を操作することもできる。【選択図】図１

Description

この発明は、ロボットの動作をプログラミングする玩具に関し、パネルの上を自走するロボットが、パネルに記録されたコマンド情報を読み取り、そのコマンド情報に基づき動作をするとともにそのコマンド情報に基づいてタブレット端末に表示をする学習玩具に関するものである。
従来、自走型の移動体に移動路上を移動させる玩具として、例えば下記特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１の玩具は、走行面の右半分と左半分にデータ用のパターンとクロック用のパターンが、走行経路に沿って並行して形成されている。移動体は、これら二種類のパターンを読み取りながら、その走行面を移動する。走行経路は、直線形状、カーブ形状、およびスロープ形状の各種形状を有する複数のコースパーツが連結されて経路全体が無端状すなわちループ状に形成される。走行面に形成されているデータ用のパターンは、各コースパーツの形状を特定するコースパーツＩＤを示しているため、移動体がデータ用のパターンを読み取ることでコース形状が識別できる。移動体は、コース形状を識別できるだけでなく、コースアウト発生区間やジャンプ区間などの実走行結果データも取得できる。また、この玩具は、移動体と送受信できる機能を持つ携帯型ゲーム装置が使用できるようになっている。遊技者は、携帯型ゲーム装置を使用して、移動体を操縦でき、また、移動体に走行制御データを送信できる。遊技者は、コース形状や実走行結果データに基づいて、走行経路の各位置における移動体の速さや加速度などの走行制御データを設定して、走行時間を短縮するように改良して楽しむことができる。
また、遊技者が任意に設定したコマンドに基づいて対象物の動作を適宜変更できる玩具として、下記特許文献２に記載されたものが知られている。特許文献２の玩具では、マスターブロック（すなわち、操作デバイス）のポケットに、所望のアクティビティブロックを嵌め込むことで、ディスプレイの画面上に映し出されたアバターの動作を任意に設定することができる。
特開２０１０−１６７１４９号公報 米国特許第９３３３４２７号明細書
特許文献１の玩具は、移動体が走行面のデータを読み取ることでコース形状を識別して、遊技者が、走行制御データを設定することで移動体に動作をさせるという構成を備えている。また、遊技者は、携帯型ゲーム装置を操作して、移動体の走行状態を制御することができる構成になっている。
しかしながら、特許文献１の移動体は、走行経路を走行するのみであり、動作の形態としては一定の範囲に限られている。このため、応用の余地が限られ、特許文献１の玩具でも遊技を想定しているにすぎない。また、特許文献１の玩具では、携帯型ゲーム装置の使用が可能であるが、その使用方法は、移動体の操作手段として入力に使用されるだけである。
また、特許文献２の玩具では、遊技者が、ディスプレイの画面上に映し出されるアバターの動作を任意に設定することができる。
しかしながら、遊技者が動作をさせるアバターは、ディスプレイ上の画像として動作するのみであり、遊技者は、直接、アバターに触れることができない。このため、幼児等の子供には操作が困難である。
そこで、この発明の課題は、移動体が走行面からデータを読み取り、移動体に動作をさせるという構成を維持しつつ、遊技者（学習者）が操作して、移動体に多様な動作をさせることができる玩具を提供することである。また、移動体に多様な動作をさせることで、応用範囲が広がるため、学習分野に応用し、特にプログラミングの学習に使用できる学習玩具を提供する。この学習玩具は、移動体が実際に動くという特徴を活かして、幼児等の子供にも理解しやすく使用可能であり、また、より高度なプログラミングの学習もできるようになっているため、年齢層の高い子供にも使用可能なものとなっている。
かかる課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、移動体の動作の命令であるコマンド情報が記録されている複数枚のコマンド・パネルまたはコマンド・シートを連続して配置し、前記コマンド・パネルまたは前記コマンド・シートの上を前記移動体が自走しながら前記コマンド情報を読み取り、前記移動体が前記コマンド情報に基づいて動作するとともに、前記移動体に読み取られた前記コマンド情報が前記移動体から携帯型情報処理端末に送信され、受信される前記コマンド情報に基づいて前記携帯型情報処理端末が動作する、学習玩具であって、前記移動体は、前記コマンド・パネルまたは前記コマンド・シートの上を自走するための移動手段と、前記コマンド・パネルまたは前記コマンド・シートに記録されている前記コマンド情報を読み取る読取手段と、読み取られる前記コマンド情報を前記携帯型情報処理端末との間で通信できる移動体側通信手段と、読み取られる前記コマンド情報に基づいて前記移動体に動作をさせる移動体側制御手段とを備え、前記携帯型情報処理端末は、前記読取手段に読み取られた前記コマンド情報を前記移動体との間で通信できる第一の端末側通信手段と、前記移動体から送信されて前記第一の端末側通信手段に受信される前記コマンド情報に基づいて、前記携帯型情報処理端末の端末側表示手段に画像を表示させ、または、前記携帯型情報処理端末の端末側音声発生手段に音声を発生させる端末側制御手段とを備える学習玩具としたことを特徴とする。
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の構成に加えて、前記携帯型情報処理端末は、前記移動体から送信されて前記第一の端末側通信手段に受信される前記コマンド情報に基づいて前記端末側表示手段に表示される画像または前記端末側音声発生手段から発生される音声の再生データを保持する画像音声再生データ保持手段を有し、前記携帯型情報処理端末の前記端末側制御手段は、前記移動体から送信されて前記第一の端末側通信手段に受信される前記コマンド情報に基づいて前記画像音声再生データ保持手段から前記再生データを読み出して、前記端末側表示手段に画像を表示させ、または、前記端末側音声発生手段に音声を発生させる学習玩具としたことを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の構成に加えて、前記携帯型情報処理端末は、前記端末側表示手段に表示される画像または前記端末側音声発生手段から発生される音声の前記再生データを保持する前記画像音声再生データ保持手段を備え、前記移動体から送信されて前記第一の端末側通信手段に受信される複数の前記コマンド情報を記憶する第一の端末側記憶手段を有し、前記携帯型情報処理端末の前記端末側制御手段は、前記第一の端末側記憶手段に記憶されている複数の前記コマンド情報に基づいて、前記画像音声再生データ保持手段から所定の前記再生データを読み出して、前記端末側表示手段に画像を表示させ、または、前記端末側音声発生手段に音声を発生させる学習玩具としたことを特徴とする。
請求項４に係る発明は、請求項１乃至３の何れか１項に記載の構成に加えて、前記携帯型情報処理端末は、前記端末側表示手段に表示される画像または前記端末側音声発生手段から発生される音声の前記再生データを保持する前記画像音声再生データ保持手段を備え、前記移動体と背景からなる画像を撮影できる撮像手段を有し、前記携帯型情報処理端末の前記端末側制御手段は、前記撮像手段に撮影される前記移動体と前記背景の画像を前記端末側表示手段に表示させるとともに、前記移動体から送信されて前記第一の端末側通信手段に受信される前記コマンド情報に基づいて前記画像音声再生データ保持手段から前記再生データの画像を読み出して、読み出した前記再生データの画像を前記背景の部分の画像に重ね合わせるように前記端末側表示手段に表示させる学習玩具としたことを特徴とする。
請求項５に係る発明は、請求項１乃至４の何れか１項に記載の構成に加えて、前記移動体は、前記コマンド情報に基づく前記移動体の動作の内容を決定する移動体動作パラメータを記憶する動作パラメータ記憶手段を有し、前記携帯型情報処理端末は、学習者が入力をすることができる端末側入力手段を有し、前記携帯型情報処理端末の前記端末側制御手段は、前記端末側入力手段に入力される、前記移動体動作パラメータを書き換えて前記動作パラメータ記憶手段に記憶させる書換用パラメータを、前記移動体に向けて前記第一の端末側通信手段に送信させて、前記移動体の前記移動体側制御手段は、前記携帯型情報処理端末から送信されて前記移動体側通信手段に受信される前記書換用パラメータに基づいて、前記動作パラメータ記憶手段に前記移動体動作パラメータを書き換えて記憶させる学習玩具としたことを特徴とする。
請求項６に係る発明は、請求項１乃至５の何れか１項に記載の構成に加えて、前記携帯型情報処理端末は、前記移動体から送信されて前記第一の端末側通信手段に受信される前記コマンド情報に基づいて画像を表示させる前記端末側表示手段を備え、前記携帯型情報処理端末の前記端末側制御手段は、前記移動体から送信されて前記第一の端末側通信手段に受信される前記コマンド情報に基づいて、前記コマンド・パネルまたは前記コマンド・シートが複数配置されている領域上の前記移動体の位置を検出して、検出した前記コマンド・パネルまたは前記コマンド・シートが複数配置されている領域上の前記移動体の位置を前記端末側表示手段に表示させる学習玩具としたことを特徴とする。
請求項７に係る発明は、請求項１乃至６の何れか１項に記載の構成に加えて、前記携帯型情報処理端末は、学習者が入力をすることができる前記端末側入力手段を備え、前記携帯型情報処理端末の前記端末側制御手段は、前記端末側入力手段に入力される前記移動体の動作の命令である動作指示情報を、前記移動体に向けて前記第一の端末側通信手段に送信させて、前記移動体の前記移動体側制御手段は、前記携帯型情報処理端末から送信されて前記移動体側通信手段に受信される前記動作指示情報に基づいて前記移動体に動作をさせた後、前記移動体の前記読取手段に前記コマンド・パネルまたは前記コマンド・シートから前記コマンド情報を読み取らせて、読み取った前記コマンド情報を前記携帯型情報処理端末に向けて前記移動体側通信手段に送信させて、その後、前記移動体の動作を停止させて、前記移動体が前記動作指示情報を受け付ける状態にさせる学習玩具としたことを特徴とする。
請求項８に係る発明は、請求項７に記載の構成に加えて、前記携帯型情報処理端末は、学習者が入力をすることができる前記端末側入力手段を備え、前記端末側入力手段に入力される複数種類の前記動作指示情報と一対一の対応関係にある複数種類の仮想パネルの中から学習者に入力される前記仮想パネルの種類と、あらかじめ定められている前記仮想パネルの入力可能領域の中の前記仮想パネルの入力位置及び入力方向と、を記憶する第二の端末側記憶手段を有し、前記携帯型情報処理端末の前記端末側制御手段は、前記端末側入力手段に入力される前記仮想パネルの種類と、前記仮想パネルの入力位置及び入力方向と、を前記第二の端末側記憶手段に記憶させるとともに、前記第二の端末側記憶手段に記憶されている、全ての、前記仮想パネルの種類と、前記仮想パネルの入力位置及び入力方向と、を前記端末側表示手段に表示させて、前記端末側入力手段に入力される前記仮想パネルの入力位置が、前記コマンド・パネルまたは前記コマンド・シートが複数配置されている領域上の前記移動体の位置と一致する場合に、入力される前記仮想パネルと一対一の対応関係にある前記動作指示情報を前記移動体に向けて前記第一の端末側通信手段に送信させて、前記移動体の前記移動体側制御手段は、前記携帯型情報処理端末から送信されて前記移動体側通信手段に受信される前記動作指示情報に基づいて前記移動体に動作をさせる学習玩具としたことを特徴とする。
請求項９に係る発明は、請求項８に記載の構成に加えて、請求項８に記載の学習玩具に含まれる前記移動体と前記携帯型情報処理端末の組合せを複数組備え、複数組の前記移動体と前記携帯型情報処理端末の組合せのうちの一の前記携帯型情報処理端末は、前記一の前記携帯型情報処理端末と組合せになっている一の前記移動体から送信されて前記第一の端末側通信手段に受信される前記コマンド情報と、前記端末側入力手段に入力される前記仮想パネルの種類と、前記仮想パネルの入力位置及び入力方向と、を含む入力情報と、を複数組の前記移動体と前記携帯型情報処理端末の組合せのうちの他の前記携帯型情報処理端末との間で通信できる第二の端末側通信手段を有する学習玩具としたことを特徴とする。
請求項１０に係る発明は、請求項９に記載の構成に加えて、複数組の前記移動体と前記携帯型情報処理端末の組合せのうちの前記一の前記携帯型情報処理端末の前記端末側制御手段は、前記コマンド情報が前記一の前記携帯型情報処理端末と組合せになっている前記一の前記移動体から送信されて、前記一の前記携帯型情報処理端末の前記第一の端末側通信手段に受信されたときに、受信された前記コマンド情報を前記他の前記携帯型情報処理端末に向けて、前記一の前記携帯型情報処理端末の前記第二の端末側通信手段に送信させて、前記他の前記携帯型情報処理端末の前記端末側制御手段は、前記一の前記携帯型情報処理端末から送信されて前記他の前記携帯型情報処理端末の前記第二の端末側通信手段に受信される前記コマンド情報に基づいて、前記コマンド・パネルまたは前記コマンド・シートが複数配置されている領域上の前記一の前記移動体の位置を検出して、検出した前記コマンド・パネルまたは前記コマンド・シートが複数配置されている領域上の前記一の前記移動体の位置を前記他の前記携帯型情報処理端末の前記端末側表示手段に表示させる学習玩具としたことを特徴とする。
請求項１１に係る発明は、請求項９または１０に記載の構成に加えて、複数組の前記移動体と前記携帯型情報処理端末の組合せのうちの前記一の前記携帯型情報処理端末の前記端末側制御手段は、前記仮想パネルの種類と前記仮想パネルの入力位置及び入力方向とが前記一の前記携帯型情報処理端末の前記端末側入力手段に入力されるときに、入力される前記仮想パネルの前記入力情報を前記他の前記携帯型情報処理端末に向けて、前記一の前記携帯型情報処理端末の前記第二の端末側通信手段に送信させて、前記他の前記携帯型情報処理端末の前記端末側制御手段は、前記一の前記携帯型情報処理端末から送信されて前記他の前記携帯型情報処理端末の前記第二の端末側通信手段に受信される前記仮想パネルの前記入力情報に基づいて、前記一の前記携帯型情報処理端末に入力される前記仮想パネルの種類と、前記仮想パネルの入力位置及び入力方向と、を前記他の前記携帯型情報処理端末の前記第二の端末側記憶手段に記憶させるとともに、前記他の前記携帯型情報処理端末の前記第二の端末側記憶手段に記憶されている、全ての、前記仮想パネルの種類と、前記仮想パネルの入力位置及び入力方向と、を前記他の前記携帯型情報処理端末の前記端末側表示手段に表示させる学習玩具としたことを特徴とする。
請求項１２に係る発明は、請求項１乃至１１の何れか１項に記載の構成に加えて、前記移動体は、前記コマンド情報に基づいて、前記移動体の本体を発光させる移動体側発光手段または前記移動体から音声を発生させる移動体側音声発生手段を備える学習玩具としたことを特徴とする。
請求項１３に係る発明は、請求項１乃至１２の何れか１項に記載の学習玩具に用いられる学習玩具用移動体であることを特徴とする。
請求項１４に係る発明は、請求項１乃至１２の何れか１項に記載の学習玩具に用いられる学習玩具用コマンド・パネルであることを特徴とする。
請求項１５に係る発明は、請求項１乃至１２の何れか１項に記載の学習玩具に用いられる学習玩具用コマンド・シートであることを特徴とする。
請求項１６に係る発明は、請求項１乃至１２の何れか１項に記載の学習玩具に用いられる学習玩具用携帯型情報処理端末であることを特徴とする。
請求項１の発明によれば、移動体はコマンド・パネルまたはコマンド・シートからコマンド情報を読み取り、そのコマンド情報に基づいて動作をするため、学習者が、コマンド・パネルの種類を選択して、それを配置することによって、移動体に多様な動作をさせることができる。
また、学習者は、移動体の動きを直接観察できるため、幼児等の子供にも視覚を通して動きが理解しやすく、興味を持ってプログラミングの学習をすることができる。一方で、コマンド情報に基づいて携帯型情報処理端末も動作をさせることにより、多様な内容を表現でき、低年齢の子供だけでなくそれ以上の年齢層の子供も興味を持ってこの学習玩具でプログラミングを学ぶことができる。
さらに、読み取られるコマンド情報によって、移動体のみが動作する基本的な構成だけでなく、移動体と携帯型情報処理端末との複数の対象が動作するため、プログラミングによる操作の対象が拡大し、高度なプログラミングの学習ができる。このため、幼児等の子供に対しては、コマンド・パネルと移動体のみの動作が認識しやすい基本的な構成で学習ができ、年齢層の高い子供に対しては、コマンド・パネル、コマンド・シート、移動体及び携帯型情報処理端末からなる多様な構成でより高度な学習をすることができる。この結果、子供の発達段階に応じて、基礎的な内容から高度な内容に至るまで段階的に難易度を変更することができる。また、子供が飽きてしまうことや、子供の成長により、短期間のうちに使われなくなってしまうことを防ぎ、長期間にわたりこの学習玩具を使用することができる。さらに、携帯型情報処理端末を支える基礎技術である無線通信や画像処理等について、学習体験を通じて、どのようなものか認識することができ、プログラミングの際に必要となる基礎知識を養うことができる。
請求項２の発明によれば、携帯型情報処理端末は、コマンド情報に基づいて、多種多様な再生データを端末側表示手段に表示させ、または、端末側音声発生手段から発生させることができる。
このため、基礎的な内容から高度な内容に至るまで携帯型情報処理端末に再生される内容を段階的に変更して学習することができる。また、再生される内容を複数保持しておくことで、再生させる内容を変化させることができ、学習者は飽きずに学習を続けることができる。
請求項３の発明によれば、携帯型情報処理端末は、複数のコマンド情報に基づいて画像を表示したり、または、音声を発生したりする。複数のコマンド情報の種類やその組合せに基づいて表示される画像や発生させる音声の再生データを多数、保持させておくことができ、コマンド・パネルの種類や順序により、画像や音声を様々に変化させることができる。このため、学習者は、飽きることなく学習を続けることができる。また、１個のコマンド情報だけでなく複数のコマンド情報に基づいて、携帯型情報処理端末が動作するため、学習者は、複数のコマンド・パネルの種類や組合せを考慮する必要が生じ、高度なプログラミングの学習をすることができる。
請求項４の発明によれば、携帯型情報処理端末は、撮像手段で撮影される画像を端末側表示手段に表示するとともに、その画像を画像処理することにより、移動体の背景画像の部分に再生データの画像を表示する。これは、拡張現実（ＡＲ：Augmented Reality）と呼ばれる技術である。このため、学習者は、学習体験を通して、拡張現実という技術がどのようなものかを認識することができる。また、拡張現実を実現する画像処理の過程を、端末側表示手段に表示することもでき、学習者は、どのように画像の処理が行われていくのかを学習することができる。
請求項５の発明によれば、学習者は、携帯型情報処理端末を操作して、移動体の動作の内容を変更することができる。学習者は、携帯型情報処理端末の操作方法を学習することができるとともに、プログラムとパラメータの役割の違いについて、学習体験を通して、認識することができる。さらに、学習者は、移動体動作パラメータにゼロを設定することで、移動体にその動作自体をさせないように操作することができ、ゼロという概念を学習することができる。
請求項６の発明によれば、携帯型情報処理端末は、コマンド・パネルまたはコマンド・シートが複数配置されている領域上の移動体の位置を検出して、表示する。このため、学習者は、携帯型情報処理端末の表示を観察することにより、移動体の位置を認識することができる。学習者は、携帯型情報処理端末を通して、一目で移動体の位置を認識できるため、移動体の位置が把握しやすくなり、円滑にプログラミングの学習を進めることができる。
請求項７の発明によれば、学習者は、携帯型情報処理端末を操作して、移動体の動作を操作することができる。学習者は、コマンド・パネルからのみでなく、携帯型情報処理端末からも操作を行えるようになり、複数の異なる入力経路から１個の出力対象である移動体が操作可能であることを学習できる。
請求項８の発明によれば、携帯型情報処理端末は、入力される仮想パネルの入力情報を記憶するとともに、記憶されている全ての仮想パネルの入力情報を表示する。また、携帯型情報処理端末は、入力される仮想パネルの位置に応じて、自動的に、移動体に所望の動作をさせる。このため、学習者は、それまでに入力された全ての仮想パネルの種類、入力位置及び入力方向を、携帯型情報処理端末の表示を通して認識することができる。また、学習者は、携帯型情報処理端末に仮想パネルの入力を行うことにより、移動体に所望の動作をさせることができる。この結果、学習者は、実際にコマンド・パネルを配置することなく、携帯型情報処理端末を操作することにより、同様のプログラミング学習を行うことができる。学習者は、コマンド・パネルを配置する手間が省かれ、効率よく学習をすることができる。
請求項９の発明によれば、移動体と携帯型情報処理端末の組合せを複数組備えており、全ての携帯型情報処理端末が通信によりデータを送受信して、データを共有することができる。このため、全ての学習者が、データを共有しながら同時に学習することができる。
請求項１０の発明によれば、移動体と携帯型情報処理端末の組合せを複数組備えており、全ての携帯型情報処理端末の間で、全ての移動体の位置が共有されて表示される。このため、学習者は、自らの携帯型情報処理端末の表示を観察することにより、自らの移動体の位置だけでなく、他の学習者の移動体の位置も全て認識することができる。このため、学習者が離れた場所にいて、学習者全員が全ての移動体の位置を直接目視により観察できない場合でも、全ての学習者は、その他の学習者の移動体の現在位置を把握しながら学習することができる。
請求項１１の発明によれば、移動体と携帯型情報処理端末の組合せを複数組備えており、全ての携帯型情報処理端末の間で、全ての携帯型情報処理端末に入力される全ての仮想パネルの入力情報が共有されて表示される。このため、学習者は、自らの携帯型情報処理端末の表示を観察することにより、自らがそれまでに入力した全ての仮想パネルの入力情報だけでなく、他の学習者がそれまでに入力した全ての仮想パネルの入力情報も認識することができる。このため、全ての学習者が、それまでに入力した全ての仮想パネルの入力情報を共有しながら、学習することができて、開始時から現時点までに入力された仮想パネルの入力情報について学習者間でコミュニケーションを取りながら、学習を進めることができる。
請求項１２の発明によれば、移動体は、コマンド情報に基づいて本体を発光させたり、または、音声を発生させたりすることができる。このため、学習者は、移動体の動きを直接観察でき、幼児等の子供でも視覚や聴覚を通して意味を理解しやすくなり、興味を持ってプログラミングの学習をすることができる。また、移動体の移動や回転だけでなく、発光したり、音声を発したりすることで移動体の動作が多様化する。この結果、プログラミングの幅が広がり、学習者は、高度なプログラミングの学習をすることができる。
請求項１３の発明によれば、学習玩具用移動体は、複数台数購入することができ、学習者は、複数の移動体を使用した学習ができる。
請求項１４の発明によれば、学習玩具用コマンド・パネルは、記録されるコマンド情報の種類を増加させることができるため、多様な動作を移動体に行わせることができる。この結果、多様で高度なプログラミングの学習をすることができる。また、学習に使用するコマンド・パネルの種類を選択することで、プログラミングの難易度を段階的に調節することができる。このため、学習者の発達段階に応じたプログラミングの学習が可能になる。さらに、学習玩具用コマンド・パネル単体で、販売できるため、学習者は、必要に応じて、学習玩具用コマンド・パネルを買い足すことができる。
請求項１５の発明によれば、学習者は、コマンド・パネルを使用せず、コマンド・シートを使用して学習することができ、学習方法が多様化する。この結果、学習者は、飽きることなく学習を続けることができる。
請求項１６の発明によれば、学習玩具用携帯型情報処理端末は、画像の表示手段または音声発生手段を備えているため、多様な内容を表現でき、低年齢の子供だけでなくそれ以上の年齢層の子供にも興味を持ってプログラミングの学習をすることができる。また、学習者は、学習体験を通して、携帯型情報処理端末の操作方法を学習することができる。さらに、学習者は、専用品として開発製造された携帯型情報処理端末だけでなく、市販の携帯型情報処理端末を使用することができ、低価格でプログラミングの学習が可能になる。
この発明の実施の形態１に係る学習玩具の全体構成を概略的に示す斜視図である。 同実施の形態１に係る移動ロボットを概略的に示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図である。 同実施の形態１に係る移動ロボットの走行機構を下側から見た概略的斜視図である。 同実施の形態１に係る移動ロボットの移動ロボット側制御回路を概略的に示すブロック図である。 移動ロボットの動作パラメータのデータ構造を示す図であり、（ａ）はデータ構造を説明する図、（ｂ）は移動ロボットの進行方向を決定させるコマンド情報に対応するデータ構造を説明する図、（ｃ）は移動ロボットに一回転させるコマンド情報に対応するデータ構造を説明する図、（ｄ）は移動ロボットの発光部を発光させるコマンド情報に対応するデータ構造を説明する図、（ｅ）は移動ロボットにイヌの鳴き声を再生させるコマンド情報に対応するデータ構造を説明する図、（ｆ）はオリジナルパネルに記録されているコマンド情報に対応するデータ構造を説明する図である。 同実施の形態１に係るタブレットコンピュータの概略的正面図である。 同実施の形態１に係るタブレットコンピュータの制御回路を概略的に示すブロック図である。 同実施の形態１に係る通信のデータ構造を示す図であり、（ａ）は通信のデータ構造を説明する図、（ｂ）は移動ロボットから送信されるデータ構造を説明する図、（ｃ）は書換用パラメータが移動ロボット向けて送信される際の通信のデータ構造を説明する図、（ｄ）は動作指示情報が移動ロボットに向けて送信される際の通信のデータ構造を説明する図、（ｅ）はタブレットコンピュータの間でコマンド情報が送受信される際の通信のデータ構造を説明する図、（ｆ）は、タブレットコンピュータの間で仮想パネルの入力情報が送受信される際の通信のデータ構造を説明する図である。 同実施の形態１に係るコマンド・パネルの複数の例を示す平面図である。 同実施の形態１に係るコマンド・パネルの複数の例を示す平面図である。 同実施の形態１に係る移動ロボットの進行方向に配置された複数のコマンド・パネルの例を示す平面図であり、（ａ）は第１の例を示す図、（ｂ）は第２の例を示す図である。 同実施の形態１に係るタブレットコンピュータにコマンド情報に基づいて所定の画像が表示されている様子を示す概念図である。 学習者が、同実施の形態１に係るタブレットコンピュータを使用して、移動ロボットとその背景を撮影しながら、その映像を観察している様子を示す概念図である。 同実施の形態１に係るタブレットコンピュータに移動ロボット動作パラメータを書き換えて記憶させる際の画面を示す概念図である。 同実施の形態１に係るタブレットコンピュータにオリジナルパネルの移動ロボット動作パラメータを設定する際の画面を示す概念図である。 同実施の形態２に係る対戦ゲームが実行されている様子を概略的に示す平面図である。 同実施の形態２に係る仮想パネルの複数の例を示す平面図である。 同実施の形態２に係る対戦ゲームが実行されているときのタブレットコンピュータの動作状態を示す概念図である。
［発明の実施の形態１］
この発明の実施の形態１について、図１〜図１５を用いて説明する。
図１は、この実施の形態１に係る学習玩具１００の全体構成を概略的に示す図である。図１に示したように、学習玩具１００は、「移動体」としての１台の移動ロボット１１０と、複数枚のコマンド・パネル１２１と、「携帯型情報処理端末」であるタブレットコンピュータ１３０とで構成されている。また、複数のコマンド・パネル１２１が連続して配置され、移動路１２０が形成されている。これらのコマンド・パネル１２１には、移動ロボット１１０の動作の命令である異なるコマンド情報が記録されている。学習者は、移動ロボット１１０にさせたい動作に応じて、複数のコマンド・パネル１２１を順次並べて、任意の移動路１２０を形成する。移動ロボット１１０は、これらのコマンド・パネル１２１の上を自走しながら、コマンド・パネル１２１に記録されているコマンド情報を読み取り、コマンド情報に応じた様々な動作を行う。
図２（ａ）及び（ｂ）は、移動ロボット１１０の外観の概要を示す図である。この移動ロボット１１０は、本体部２１１と、底面部２１２とを有し、本体部２１１と底面部２１２とは、着脱できる構造になっている。本体部２１１には、周囲に渦巻き状に発光部２２０が形成されている。また、正面の２個の円形部２２１は、顔の目を模したデザインとして設けられている。底面部２１２には、移動ロボット１１０が自走するための「移動手段」である移動機構２３０と、コマンド・パネル１２１のコマンド情報を読み取る「読取手段」である光学読取モジュール２４０が設けられている。
本体部２１１は、例えば樹脂等の安全性が高い材料で形成することが望ましく、球形部２１３と円錐形状部２１４とを組み合わせて形成されている。但し、この本体部２１１の形状や寸法等は、任意である。
発光部２２０は、例えば透明の樹脂等の安全性が高い材料で形成される。本体部２１１内には、移動ロボット１１０を発光させる「移動体側発光手段」であるＲＧＢ光源５０３（例えばＬＥＤを用いたもの、図１及び図２では示さず）が設けられている。ＲＧＢ光源５０３が発光することで、この発光部２２０が発光して見えるように構成されている。ＲＧＢ光源５０３は、赤、緑、及び青のＬＥＤで構成され、ＲＧＢ光源５０３の赤、緑、及び青の発光の組合せによって、移動ロボット１１０の発光部２２０を任意の色に発光させることができる。この実施の形態１では、発光部２２０の形状を図２（ａ）に示したように渦巻き状としたが、この発光部２２０の形状は任意である。
底面部２１２は、例えば樹脂等の安全性が高い材料で形成することが望ましく、下側に突出する凸面を有している。但し、底面部２１２の形状等は任意である。図３には、本体部２１１から底面部２１２を取り外した状態で、底面部２１２に配置された移動機構２３０を示している。図３は斜め下方から見た斜視図を示している。
移動機構２３０は、この移動ロボット１１０を移動・回転等させるための機構である。この移動機構２３０は、図２及び図３に示したように、一対の回転脚２３１と、一対の補助ボール２３２とを備えている。
一対の回転脚２３１は、底面部２１２の外縁付近から、外側に傾斜した状態で、突出して配置されている。これら回転脚２３１は、底面部２１２の中心を挟んで、対称な位置に配置されている。これら回転脚２３１は、先端に形成された球面で、床面に接する。また、これら回転脚２３１は、本体部２１１内に配置された、一対のモータ４０１（図４参照）の駆動軸（図示せず）にそれぞれ連結されており、これらの駆動軸によって回転駆動される。
一対の補助ボール２３２は、底面部２１２の外縁付近に、この底面部２１２から突出した状態で、回転自在に設けられている。すなわち、これら補助ボール２３２は、底面部２１２の上側に設けられた保持部材（図示せず）で保持されているにすぎず、駆動力を有さない。また、補助ボール２３２は、本体部２１１の内部に確実に保持されるようになっている。補助ボール２３２が、底面部２１２の孔径から外側に絶対に飛び出さない安全対策がされているため、万が一にも、補助ボール２３２が、脱落することはなく、学習者は安心して学習をすることができる。また、これら補助ボール２３２は、平面視で回転脚２３１からそれぞれ略９０゜の位置に配置されると共に（図２（ｂ）参照）、これら回転脚２３１と同時に床面に接するような高さに配置されている（図２（ａ）参照）。
回転脚２３１及び補助ボール２３２を、このように配置することで、移動ロボット１１０の本体部２１１が傾くこと無しに安定した状態で床面に置くことができると共に、移動ロボット１１０の移動・回転等の動作をスムーズに行うことができる。但し、移動機構２３０の具体的構造は任意であり、前進や回転等の動作を行うことができるものであればよい。
移動ロボット１１０は、一対の回転脚２３１の回転制御をそれぞれ個別に行うことで、直進、回転、右折、左折等を行うことができる。例えば、移動ロボット１１０を直進させたい場合は、一対の回転脚２３１を同じ回転速度で同じ方向に回転させればよい。一方、移動ロボット１１０を、移動することなくその場で回転させたい場合には、一対の回転脚２３１を、同じ回転速度で逆方向に回転させればよい。また、一対の回転脚２３１を全て停止させれば、動いている移動ロボット１１０は停止する。
移動ロボット１１０は、コマンド・パネル１２１の上に乗った状態で、コマンド・パネル１２１に記録されたコマンド情報を読み取り、読み取ったコマンド情報に基づいて所望の動作をする。
移動ロボット１１０の光学読取モジュール２４０は、図２及び図３に示したように、底面部２１２の中心位置部分に下向きに取り付けられており、真下にあるコマンド・パネル１２１を読み取ることができるようになっている。
光学読取モジュール２４０は、二次元のドットパターンを使用した方式（特許第３８２９１４３号、特許第４０５４３３９号）を用いてコマンド・パネル１２１に記録されたコマンド情報を光学的に読み取ることができる構成になっている。
コマンド・パネル１２１表面には、コマンド情報と一対一に対応する二次元のドットパターンが印刷されており、この光学読取モジュール２４０に内蔵されている二次元配列の光センサが光学的にこのドットパターンの画像を検出できるようになっている。読み取られる二次元のドットパターンからは、コマンド情報が検出できるだけでなく、コマンド・パネル１２１の向きも検出できる。このため、コマンド・パネル１２１に対して、移動ロボット１１０がどの方向を向いているかを識別できるようになっている。また、二次元のドットパターンは、小さく目立ちにくいように印刷されている。
二次元のドットパターンを使用したこの方式は、十分に大きい容量のデータをコマンド・パネル１２１に記録することができ、また、二次元のドットパターンが視覚的に認識し難い状態で付加できるため、光学読取モジュール２４０がコマンド・パネル１２１を読み取る方法として好適である。
なお、コマンド・パネル１２１にコマンド情報を付加する方法は、特に限定されない。例えば、バーコードや二次元コード等を光学的に読み取る方法であっても良いし、情報を磁気的に記録する方法であっても良いし、ＩＣ(Integrated Circuit)チップ等を用いる方法であってもよいし、他の方法であってもよい。また、コマンド情報は、コマンド・パネル１２１の表面に印刷等で付加してもよいし、コマンド・パネル１２１の内部や裏面に付加してもよい。すなわち、そのコマンド・パネル１２１上に移動ロボット１１０が位置しているときに、その移動ロボット１１０がコマンド情報を読み取れさえすれば、どのような方法であってもよい。
移動ロボット１１０の本体部２１１には、図４に示したような移動ロボット側制御回路５００が配置されている。
この移動ロボット側制御回路５００は、読み取られるコマンド情報をタブレットコンピュータ１３０との間で通信する「移動体側通信手段」である移動ロボット側Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュール５１０と、「動作パラメータ記憶手段」である動作パラメータ用ＲＯＭ（Read Only Memory）５１１と、移動ロボット１１０に動作をさせる「移動体側制御手段」である移動ロボット側制御部５０１とを有している。さらに、この移動ロボット側制御回路５００には、ＲＧＢ光源５０３と、この移動ロボット１１０から音声を発生させる「移動体側音声発生手段」である移動ロボット側スピーカ５０８とが含まれている。また、移動ロボット１１０の機能は、これらに限定されず、他の機能を追加してもよい。
移動ロボット側Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュール５１０は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信機能を有するタブレットコンピュータ１３０との間で無線通信により、データの送受信を可能にするモジュールである。なお、移動ロボット１１０とタブレットコンピュータ１３０の間の通信を可能するものであれば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）に限らず、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）などのその他の無線通信方式により構成してもよい。また、移動ロボット１１０とタブレットコンピュータ１３０の間を有線で接続し通信する構成でもよい。
動作パラメータ用ＲＯＭ５１１には、フラッシュメモリが用いられている。フラッシュメモリは、電気的にデータを書き換えることができ、電源を切ってもそのデータが保存される不揮発性メモリである。なお、不揮発性メモリであれば、ＥＥＰＲＯＭ(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)などのその他の種類のメモリが使用できる。なお、フラッシュメモリは、フラッシュＲＯＭ（Flash ROM）とも呼ばれている。動作パラメータ用ＲＯＭ５１１には、コマンド情報に基づく移動ロボット１１０の動作の内容を決定する「移動体動作パラメータ」である移動ロボット動作パラメータ６００が記憶されている。
移動ロボット動作パラメータ６００は、図５（ａ）に示したように、例えば１０個のパラメータが連続して配列する構造をしている。１個のパラメータには、１バイト（８ビット）で表すことができる０から２５５までの数値を記憶させることができる。もちろん移動ロボット動作パラメータ６００の記憶領域の構造は、その他の構造であってよい。移動ロボット動作パラメータ６００は、各々のコマンド情報について一対一に対応するように複数存在し、コマンド情報ごとに、動作パラメータ用ＲＯＭ５１１にアドレスを区切りメモリ領域が確保されている。また、動作パラメータ用ＲＯＭ５１１の任意のアドレスのパラメータは、書き込みと読み出しがができ、書き込まれたパラメータは、電源を切っても、保存されている。なお、移動ロボット動作パラメータ６００についての詳細は、後述する。
また、動作パラメータ用ＲＯＭ５１１は、後述する移動ロボット側制御部用ＲＯＭ（フラッシュメモリ）５２１によって、その機能を実現させてもよい。
移動ロボット側制御部５０１には、図４に示したように、ＲＧＢ光源駆動部５０２、電源スイッチ５０４、光学読取モジュール２４０、モータコントローラ５０６、移動ロボット側音声再生部５０７、移動ロボット側Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュールＩ／Ｆ部５０９が接続されている。
移動ロボット側制御部５０１は、接続されている電子要素を制御するプログラムに従って処理を行う移動ロボット側ＣＰＵ（Central Processing Unit）５２０と、移動ロボット側ＣＰＵ５２０を動作させるためのプログラムやデータを保持している移動ロボット側制御部用ＲＯＭ（フラッシュメモリ）５２１と、移動ロボット側ＣＰＵ５２０の動作に必要なデータを一時的に保持する移動ロボット側制御部用ＲＡＭ（Random Access Memory）５２２などから構成されている。移動ロボット側制御部用ＲＯＭ（フラッシュメモリ）５２１としてフラッシュメモリ、移動ロボット側制御部用ＲＡＭ５２２としてＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）が用いられているが、その他の種類のメモリであってよい。
移動ロボット側制御部５０１は、光学読取モジュール２４０から受け取ったコマンド情報に基づいてＲＧＢ光源駆動部５０２、モータコントローラ５０６、移動ロボット側音声再生部５０７、移動ロボット側Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュールＩ／Ｆ部５０９を制御することにより、移動ロボット１１０に動作を実行させる。
ＲＧＢ光源駆動部５０２は、移動ロボット側制御部５０１の制御に基づいて、ＲＧＢ光源５０３の赤、緑、及び青の各ＬＥＤに印加される電圧をパルス幅変調により連続する矩形波形状に変化させて、点滅発光させる発光時間を変化させることで、赤、緑、及び青の発光の強さを調整して、ＲＧＢ光源５０３の発光の色を変化させることができる。ただし、ＲＧＢ光源５０３の赤、緑、及び青の各ＬＥＤの発光は、印加される電圧の大きさを制御することにより発光の強さを調整してもよい。また、ＲＧＢ光源駆動部５０２は、ＲＧＢ光源５０３に流れる電流を供給する。ＲＧＢ光源５０３は、上述したように、移動ロボット側制御部５０１の制御に基づいて、移動ロボット１１０の発光部２２０を所定の色に発光させる。
電源スイッチ５０４は、移動ロボット１１０の電源をオン／オフするためのスイッチであるが、必須では無い。この電源スイッチ５０４は、移動ロボット１１０の本体部２１１或いは底面部２１２の、目立たない場所に配置することが望ましい。
光学読取モジュール２４０は、この光学読取モジュール２４０が読み取った光学情報から、コマンド情報及び移動ロボット１１０のコマンド・パネル１２１に対する方向を検出して、移動ロボット側制御部５０１へ送る。
モータコントローラ５０６は、移動ロボット側制御部５０１の制御に基づいて、一対のモータ４０１を駆動する。上述のように、これらモータ４０１の回転速度や回転方向は、対応するコマンド・パネル１２１のコマンド情報に応じて、個別に決定される。
移動ロボット側音声再生部５０７は、移動ロボット側制御部５０１の制御に基づいて、移動ロボット側スピーカ５０８に音声を再生させる。移動ロボット側スピーカ５０８が再生する音声の種類や音階等は、対応するコマンド・パネル１２１のコマンド情報に応じて決定される。
移動ロボット側Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュールＩ／Ｆ部５０９は、移動ロボット側制御部５０１と移動ロボット側Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュール５１０の間のインターフェイスをする機能を発揮する。移動ロボット側制御部５０１は、移動ロボット側Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュールＩ／Ｆ部５０９を介することで、無線通信のハードウェアやプロトコルを特に意識することなく、タブレットコンピュータ１３０の通信を行うことができる。
本体部２１１には、このような移動ロボット側制御回路５００の他、バッテリ（図示せず）等も収容されている。バッテリの種類は限定されず、例えば乾電池でもよいし、充電池等でもよい。
なお、図４には示さなかったが、移動ロボット側制御回路５００に加速度センサや音声録音用マイク等を接続して、より複雑な動作を移動ロボット１１０に実行させることができるようにしてもよい。
図６は、タブレットコンピュータ１３０の概略図である。タブレットコンピュータ１３０の表面には、「端末側表示手段」である液晶画面と学習者が入力をすることができる「端末側入力手段」であるタッチパネルが一体化したタッチパネル付き液晶画面７０１が設けられている。学習者は、タッチパネル付き液晶画面７０１に表示される画像を見ることができ、指でタッチパネル付き液晶画面７０１に接触することで、タブレットコンピュータ１３０に入力することができる。なお、移動ロボット１１０と通信できる機能を有し、画像が表示でき、音声が発生できる機能を備えていれば、タブレットコンピュータ１３０に限らず、スマートフォンや携帯情報端末（ＰＤＡ）などであってもよいし、パーソナルコンピュータなどであってもよい。また、タブレットコンピュータ１３０は、専用品として開発製造をしてもよいし、一般に流通し容易に入手できるものを使用してもよい。また、表示部は液晶ディスプレイ以外にも、有機ＥＬディスプレイ等のその他のデバイスを使用してもよい。
図６に示したように、タブレットコンピュータ１３０の周囲は、ゴム製のガード７０２に覆われており、タブレットコンピュータ１３０が落下しても壊れにくい構造になっている。また、タブレットコンピュータ１３０のガード７０２の両端中央部にはグリップ部７０３が形成されており、子供でも扱いやすい構造になっている。さらに、タブレットコンピュータ１３０の表面の左下部には、デザイン表示部７０４が設けられ、イヌ、ライオン、ニワトリ、ゾウ、ネコの動物の絵が印刷され、子供が親しみやすい表示がされている。
図７には、タブレットコンピュータ１３０に内蔵されているタブレット側制御回路８００のブロック図が示されている。
このタブレット側制御回路８００は、「第一の端末側通信手段」であるタブレット側Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信部８０２と、タッチパネル付き液晶画面７０１と、このタッチパネル付き液晶画面７０１を制御するタッチパネル付き液晶画面コントローラ８０３と、「端末側音声発生手段」であるタブレット側スピーカ８０５と、このタブレット側スピーカ８０５から音声を発生させるタブレット側音声再生部８０４とを有する。
また、タブレット側制御回路８００は、タッチパネル付き液晶画面７０１に画像を表示させたり、タブレット側スピーカ８０５から音声を発生させたりする「端末側制御手段」であるタブレット側制御部８０１を有する。
さらに、タブレット側制御回路８００は、タッチパネル付き液晶画面７０１及びタブレット側スピーカ８０５から再生される画像や音声を保存しているデータの「画像音声再生データ保持手段」である画像音声再生データ用メモリ８０６を有する。
またさらに、タブレット側制御回路８００は、移動ロボット１１０の画像を撮影できる「撮像手段」である二次元ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）エリアセンサ８０８と、この二次元ＣＭＯＳエリアセンサ８０８を作動させて撮像された画像データを読み出すことができる二次元エリアセンサ駆動部８０７とを有する。
さらにまた、タブレット側制御回路８００は、移動ロボット１１０から送信され、タブレットコンピュータ１３０に受信される複数のコマンド情報を記憶する「第一の端末側記憶手段」であるタブレット側コマンド情報用ＲＡＭ８０９を有する。
また、タブレット側制御回路８００は、学習者がタッチパネル付き液晶画面７０１に入力する複数の仮想パネル１２２の種類や入力位置や入力方向を記憶する「第二の端末側記憶手段」である仮想パネル用ＲＡＭ８１０を有する。
ここで、仮想パネル１２２とは、学習者がタッチパネル付き液晶画面７０１に入力できる仮想的なパネルのことである。コマンド・パネル１２１やコマンド・シート１２５に記録されているコマンド情報の代わりに、タッチパネル付き液晶画面７０１に移動ロボット１１０の動作の命令である動作指示情報を入力することにより、移動ロボット１１０に所望の動作をさせることができる。学習者が動作指示情報を認識できるように、タッチパネル付き液晶画面７０１には、コマンド・パネル１２１の表面に印刷されている絵柄と同様の絵柄の画像を表示させるようになっており、学習者はこの絵柄の画像を目印として動作指示情報を認識して入力できるようになっている。このコマンド・パネル１２１と同様の絵柄が表示される画像のことを仮想パネル１２２という。仮想パネル１２２は、動作指示情報と一対一の対応関係があり、仮想パネル１２２を設定することにより、動作指示情報を入力したことと同様の効果が生じる。また、コマンド情報と動作指示情報は、どちらも移動ロボット１１０の動作の命令であり、コマンド・パネル１２１と仮想パネル１２２の絵柄が同一であれば、移動ロボット１１０の動作の命令も同一のものになっている。すなわち、絵柄が同一であれば、移動ロボット１１０は同一の動作を行うようになっている。コマンド情報と動作指示情報と呼び名を変えているのは、コマンド情報はコマンド・パネル１２１やコマンド・シート１２５に記録されている情報であり、コマンド・パネル１２１やコマンド・シート１２５から移動ロボット１１０に読み取られる情報であるのに対して、動作指示情報は、タッチパネル付き液晶画面７０１に入力される仮想パネル１２２と一対一の対応関係を有する情報であり、タブレットコンピュータ１３０から移動ロボット１１０に向けて送信されるという経路の相違がある。この相違を明確にするために、コマンド情報と動作指示情報の呼び名を変えている。
また、仮想パネル１２２の入力方向が決まれば、入力される仮想パネル１２２の向きを基準にして、移動ロボット１１０の進行方向が決定されるようになっている。このため、学習者は、仮想パネル１２２の入力方向を選択することにより、移動ロボット１１０を進行させたい方向に、指定して進行させることができるようになっている。
なお、仮想パネル１２２に対応づけられている動作指示情報は同一であるが、前後方向および左右方向の４方向のうち、それぞれ一方向を指し示す４種類の仮想パネル１２２を用意してもよい。こうすることにより、学習者は、仮想パネル１２２の種類と仮想パネル１２２の入力位置を選択することで、移動ロボット１１０を所望の進行方向に進行させることができるようになる。この場合には、仮想パネル１２２の入力方向を選択する必要はなくなる。
さらに、タブレット側制御回路８００は、複数のタブレットコンピュータ１３０の間で通信を可能にする「第二の端末側通信手段」であるＷｉ−Ｆｉ通信部８１１を有する。
図７に示したように、タブレット側制御部８０１には、タブレット側Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信部８０２と、タッチパネル付き液晶画面コントローラ８０３と、タブレット側音声再生部８０４と、画像音声再生データ用メモリ８０６と、二次元エリアセンサ駆動部８０７と、タブレット側コマンド情報用ＲＡＭ８０９と、仮想パネル用ＲＡＭ８１０と、Ｗｉ−Ｆｉ通信部８１１が接続され、これらを制御することで、タブレットコンピュータ１３０に所望の動作を実行させる。
タブレット側制御部８０１は、接続されている電子要素を制御するプログラムに従って処理を行うタブレット側ＣＰＵ８２０と、タブレット側ＣＰＵ８２０を動作させるためのプログラムやデータを保持しているタブレット側制御部用ＲＯＭ（フラッシュメモリ）８２１と、タブレット側ＣＰＵ８２０の動作に必要なデータを一時的に保持するタブレット側制御部用ＲＡＭ８２２などから構成されている。タブレット側制御部用ＲＯＭ（フラッシュメモリ）８２１としてフラッシュメモリ、タブレット側制御部用ＲＡＭ８２２としてＳＲＡＭ及びＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）が用いられている。なお、タブレット側制御部用ＲＯＭ（フラッシュメモリ）８２１に使用されるメモリはＥＥＰＲＯＭやハードディスクなどその他の種類でもよいし、また、タブレット側制御部用ＲＡＭ８２２に使用されるメモリもその他の種類であってもよい。
タブレット側Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信部８０２は、タブレット側制御部８０１の制御に基づいて、タブレットコンピュータ１３０と移動ロボット１１０の間で通信し、データの送受信ができるようになっている。
図８（ａ）は、タブレットコンピュータ１３０と移動ロボット１１０との間で送受信される通信のデータ構造の一例を示している。図８（ａ）は、例えば、１バイト（８ビット）の領域が連続して１３個分配列したデータ構造になっている。図８（ａ）に示したように最初の領域には、データの種類を示すタグの情報が格納されている。例えば、この領域にコマンド情報を示す数値を格納することで、この通信データがコマンド情報を保持していることが認識できる。２番目の領域には、データの内容を示す情報が格納されている。例えば、この領域にそれぞれのコマンド情報の内容を識別できるように各コマンド情報に一対一に対応する数値が格納されている。３番目から１２番目の領域は、任意の内容を示すのに使用できるデータ領域になっている。例えば、それぞれのコマンド情報に対する移動ロボット１１０の動作を規定しているパラメータなどが、この領域に格納される。最後の領域には、チェックサムを計算した結果が格納される。チェックサムの計算方法は、簡単に計算するには、最初から１２番目の領域のデータを加算した数値の下位の１バイトの数値を求めればよい。送信したデータ構造のチェックサムと、受信したデータ構造のチェックサムが一致するか確認することで、通信の過程でエラーが発生しているかどうか検出することができる。
この実施の形態１に係る移動ロボット１１０では、移動ロボット１１０から送信してタブレットコンピュータ１３０に受信される通信のデータ構造と、タブレットコンピュータ１３０から送信して移動ロボット１１０に受信される通信のデータ構造とが同一になっている。このようにデータ構造を同一にすることで、学習玩具１００の開発や改良の際のミスが少なくなり、開発効率の向上に寄与することができる。
なお、タブレットコンピュータ１３０と移動ロボット１１０とで、無線通信方式を一致させる必要があるが、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）に限らず、Ｗｉ−Ｆｉなどのその他の無線通信方式により構成してもよい。また、有線で接続し通信する構成でもよい。
タッチパネル付き液晶画面コントローラ８０３は、タブレット側制御部８０１の制御に基づいて、タッチパネル付き液晶画面７０１を作動させて、液晶画面に画像を表示し、また、学習者からタッチパネルに入力される信号を検出して、この信号をタブレット側制御部８０１が読み取ることができるようにしている。
タブレット側音声再生部８０４は、タブレット側制御部８０１の制御に基づいて、タブレット側スピーカ８０５に音声を再生させる。タブレット側スピーカ８０５が再生する音声の種類や音階等は、画像音声再生データ用メモリ８０６に保存されている中から、コマンド情報に基づいて決定される。
画像音声再生データ用メモリ８０６には、タブレットコンピュータ１３０のタッチパネル付き液晶画面７０１に表示される画像やタブレット側スピーカ８０５から発生される音声の「再生データ」である画像音声データファイルが複数、保存されている。画像音声データファイルには、画像と音声の動画を再生できるデータが記録されており、ＭＰ４のファイル形式になっている。ただし、ファイルの形式は、ＡＶＩ、ＭＯＶ、ＭＰＥＧ−２など、ＭＰ４以外の形式であってもよい。また、再生データは、静止画であってもよい。この場合のファイルの形式は、ＰＮＧ、ＪＰＥＧ、ＧＩＦなどを使用することができる。再生される画像音声データファイルは、コマンド情報に基づいて、画像音声再生データ用メモリ８０６に保存されている複数の画像音声データファイルの中からタブレット側制御部８０１により決定される。画像音声再生データ用メモリ８０６には、フラッシュメモリが用いられているが、その他の不揮発性メモリを使用してもよい。また、画像音声再生データ用メモリ８０６は、タブレット側制御部用ＲＯＭ（フラッシュメモリ）８２１によって、その機能を実現させてもよい。さらに、画像音声再生データ用メモリ８０６は、タブレットコンピュータ１３０に内蔵せず、ＳＤカードやＵＳＢメモリなどの外付けメモリに複数の画像音声データファイルを保存して、この外付けメモリをタブレットコンピュータ１３０に装着することにより実現してもよい。
二次元エリアセンサ駆動部８０７は、タブレット側制御部８０１の制御に基づいて、タブレットコンピュータ１３０に内蔵されている二次元ＣＭＯＳエリアセンサ８０８を作動させて、外部からの像をＣＭＯＳエリアセンサが受光することで画像を取り込み、受光信号をＡ／Ｄ変換する。こうすることによりアナログ信号からデジタルデータに変換して、その画像データをタブレット側制御部用ＲＡＭ８２２であるＤＲＡＭに読み込めるようになっている。タブレット側制御部８０１は、読み込まれた画像データに対して、画像処理を行うことができる。また、タブレット側制御部８０１が加工した画像をタッチパネル付き液晶画面７０１に表示させることもできる。なお、二次元ＣＭＯＳエリアセンサ８０８は、ＣＣＤ（Charged-Coupled Device）エリアセンサなどのＣＭＯＳエリアセンサ以外の種類を使用してもよい。
タブレット側コマンド情報用ＲＡＭ８０９は、タブレット側制御部８０１の制御に基づいて、移動ロボット１１０から送信されて、タブレット側Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信部８０２に受信される複数のコマンド情報を順次、記憶することができる。移動ロボット１１０に読み取られるすべてのコマンド情報は、移動ロボット１１０からタブレットコンピュータ１３０に向けて送信されて、そのすべてのコマンド情報がタブレットコンピュータ１３０に受信される。タブレット側制御部８０１は、そのすべてのコマンド情報をタブレット側コマンド情報用ＲＡＭ８０９に順次、記憶させていく。もちろん、移動ロボット１１０から送信されるすべてのコマンド情報を記憶させる必要はなく、選択された複数のコマンド情報のみを記憶させるようにしてもよい。移動ロボット１１０に読み取られるコマンド情報をタブレット側コマンド情報用ＲＡＭ８０９に記憶させておくことにより、タブレット側制御部８０１は、現在の移動ロボット１１０の動作を検出できるだけでなく、過去から現在までのコマンド情報をいつでも読み出すことができるため、移動ロボット１１０が過去にどのような動作をしたか再現することができる。また、複数のコマンド情報の組合せに基づいて、タブレット側制御部８０１は、タッチパネル付き液晶画面７０１に表示する画像やタブレット側スピーカ８０５から発生させる音声を変化させることも可能になる。タブレット側コマンド情報用ＲＡＭ８０９には、ＳＲＡＭが用いられているが、その他の種類のメモリを使用してもよい。また、タブレット側コマンド情報用ＲＡＭ８０９は、タブレット側制御部用ＲＡＭ８２２によって、その機能を実現させてもよい。
仮想パネル用ＲＡＭ８１０は、タブレット側制御部８０１の制御に基づいて、学習者がタッチパネル付き液晶画面７０１に入力する複数の仮想パネル１２２の種類や、あらかじめ定められている仮想パネル１２２の入力可能領域の中の仮想パネル１２２の入力位置である入力座標や、仮想パネル１２２の入力可能領域の中の仮想パネル１２２の入力方向を順次、記憶することができる。
仮想パネル１２２の入力可能領域とは、複数のコマンド・パネル１２１やコマンド・シート１２５が四角形領域に敷き詰められて、移動ロボット１１０がその上を移動できる四角形領域と対応関係にあるタッチパネル付き液晶画面７０１に画像として表示される領域のことである。移動ロボット１１０が移動できる四角形領域の中の位置と、仮想パネル１２２の入力可能領域の中の位置とは、一対一の対応関係がある。すなわち、タッチパネル付き液晶画面７０１に表示される仮想パネル１２２の入力可能領域の中の位置に、仮想パネル１２２を入力することにより、仮想パネル１２２の入力可能領域と一対一の対応関係にある移動ロボット１１０が移動できる四角形領域の位置に仮想パネル１２２を配置するのと同様の効果を生じさせることができる。
例えば、７行７列の正方形領域を構成するように複数のコマンド・パネル１２１やコマンド・シート１２５が配置された上を移動ロボット１１０が移動できるものとする。１行１列の位置から７行７列の位置までの合計４９個分の位置を、それぞれ１行１列の位置に対応する座標位置から７行７列の位置に対応する座標位置として、格子状の画像をタッチパネル付き液晶画面７０１に表示させることにより、仮想パネル１２２の入力可能領域を表示させることができる。こうすることにより、移動ロボット１１０が移動できる正方形領域の中の座標位置と、タッチパネル付き液晶画面７０１に表示される仮想パネル１２２の入力可能領域の中の座標位置を一対一に対応づけることができる。
なお、仮想パネル１２２の入力可能領域として、あらかじめ７行７列の領域と１３行１３列の領域と２１行２１列の領域の３種類が用意されている。学習者は、この学習玩具１００による学習を開始する前に、この３種類の内の１種類を選択できるようになっている。ただし、仮想パネル１２２の入力可能領域の大きさは、これら３種類に限定されるものでなく、任意に設定することができる。
なお、複数のコマンド・パネル１２１やコマンド・シート１２５が四角形領域に敷き詰められて、移動ロボット１１０がその上を移動できる四角形領域が、「コマンド・パネル１２１またはコマンド・シート１２５が複数配置されている領域」に該当する。この移動ロボット１１０が移動できる領域は、四角形領域に限らず、その他の形状の領域にしてもよい。
学習者が、タッチパネル付き液晶画面７０１に表示されている仮想パネル１２２の入力可能領域の中の任意の座標位置に、仮想パネル１２２の種類と、仮想パネル１２２の方向を入力すると、この入力信号は、タッチパネル付き液晶画面コントローラ８０３を介して、タブレット側制御部８０１に検出される。タブレット側制御部８０１は、仮想パネル１２２の入力可能領域の中の入力座標である行番号及び列番号と、入力された仮想パネル１２２の種類と、入力された仮想パネル１２２の方向とを、仮想パネル用ＲＡＭ８１０に記憶させる。タブレット側制御部８０１が、仮想パネル１２２の入力可能領域の中の任意の座標位置に入力された仮想パネル１２２の種類と方向とを読み出すには、仮想パネル用ＲＡＭ８１０から、仮想パネル１２２の入力可能領域の中の行番号と列番号を順次読み出して、読み出そうとする座標位置の行番号と列番号が一致する記憶領域の仮想パネル１２２の種類と方向を読み出すことにより行われる。
仮想パネル用ＲＡＭ８１０には、ＳＲＡＭが用いられているが、その他の種類のメモリを使用してもよい。また、仮想パネル用ＲＡＭ８１０は、タブレット側制御部用ＲＡＭ８２２によって、その機能を実現させてもよい。
Ｗｉ−Ｆｉ通信部８１１は、タブレット側制御部８０１の制御に基づいて、複数のタブレットコンピュータ１３０の間で通信し、データの送受信ができるようになっている。Ｗｉ−Ｆｉ通信部８１１による複数のタブレットコンピュータ１３０の間の通信のデータ構造も、図８（ａ）に示したものと同様の構造になっている。図８（ａ）に示した通信のデータ構造は、上述したタブレット側Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信部８０２によるタブレットコンピュータ１３０と移動ロボット１１０の間の通信のデータ構造と同一なものになっている。このように通信のデータ構造を同一にすることで、学習玩具１００の開発や改良の際のミスが少なくなり、開発効率の向上に寄与することができる。ただし、図８（ａ）に示した通信のデータ構造は、一例であり、この他のデータ構造を採用してもよいのは、もちろんである。
複数のタブレットコンピュータ１３０の間の通信では、移動ロボット１１０がコマンド・パネル１２１やコマンド・シート１２５から読み取るコマンド情報であって移動ロボット１１０からタブレットコンピュータ１３０に向けて送信されるコマンド情報や、タッチパネル付き液晶画面７０１に入力される仮想パネル１２２の種類と、仮想パネル１２２の入力可能領域の中の入力位置である入力座標を構成する行番号及び列番号と、仮想パネル１２２の入力可能領域の中の入力方向とを含む入力情報などが、送受信される。
なお、あらかじめ前後方向および左右方向の４方向のうち、それぞれ一方向を指し示す４種類の仮想パネル１２２を用意しておけば、４種類の仮想パネル１２２の中から１種類を選択することにより、仮想パネル１２２の入力方向を入力しなくても、移動ロボット１１０の進行方向を決定することができるようになる。このようにすることで、入力情報から仮想パネル１２２の入力方向を取り除くようにしてもよい。
コマンド情報を送受信する場合には、図８（ａ）に示す最初の領域に、コマンド情報を示す数値を格納することで、通信データがコマンド情報を保持していることが認識できるようになっている。また、２番目の領域には、それぞれのコマンド情報の内容を識別できるように各コマンド情報に一対一に対応する数値が格納される。３番目の領域には、送信元であるタブレットコンピュータ１３０を識別できる数値が格納されている。これは、複数のタブレットコンピュータ１３０の間で通信が行われているため、この３番目の領域に格納されている数値を検出することにより、送信元のタブレットコンピュータ１３０を特定するのに利用される。送信元のタブレットコンピュータ１３０を特定することにより、送信されてくるコマンド情報に基づいて、その特定されたタブレットコンピュータ１３０と組合せになっている移動ロボット１１０の位置などが検出できるようになっている。４番目から１２番目の領域には、任意の数値が格納される。最後の領域には、チェックサムを計算した結果が格納される。
一方、仮想パネル１２２の入力情報を送受信する場合には、図８（ａ）に示す最初の領域に、仮想パネル１２２の入力情報を示す数値を格納することで、通信データが仮想パネル１２２の入力情報を保持していることが認識できるようになっている。また、２番目の領域には、それぞれの仮想パネル１２２の種類を識別できるように各仮想パネル１２２に一対一に対応する数値が格納される。さらに、３番目の領域には、仮想パネル１２２の入力可能領域の中の入力座標としての行番号が格納される。４番目の領域には、仮想パネル１２２の入力可能領域の中の入力座標としての列番号が格納される。５番目の領域には、仮想パネル１２２の入力可能領域の中の仮想パネル１２２の入力方向を示す数値が格納される。６番目の領域には、送信元であるタブレットコンピュータ１３０を識別できる数値が格納される。これは、複数のタブレットコンピュータ１３０の間で通信が行われているため、この６番目の領域に格納されている数値を検出することにより、送信元のタブレットコンピュータ１３０を特定するのに利用される。送信元のタブレットコンピュータ１３０を特定することにより、送信されてくる仮想パネル１２２の入力情報に基づいて、その特定されたタブレットコンピュータ１３０に入力された仮想パネル１２２の種類や、入力座標、入力方向などが検出できるようになっている。７番目から１２番目の領域には、任意の数値が格納される。最後の領域には、チェックサムを計算した結果が格納される。
また、タブレットコンピュータ１３０は、Ｗｉ−Ｆｉ通信部８１１を介して、無線ＬＡＮルータと接続することにより、インターネットに接続することができる。このため、遠隔地の学習者間のタブレットコンピュータ１３０と通信することができ、遠隔地の学習者が、データの共有をしながら、この学習玩具１００で学習することができる。
さらに、タブレットコンピュータ１３０がインターネットと接続することで、タブレットコンピュータ１３０の制御プログラムであるファームウェアや、アプリケーションソフトウェアの各種プログラムや、様々なデータをダウンロードして取り込むことができる。こうすることで、タブレットコンピュータ１３０を最新の状態に更新することができる。
なお、複数のタブレットコンピュータ１３０の間で、無線通信方式を一致させる必要があるが、Ｗｉ−Ｆｉに限らず、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などのその他の無線通信方式により構成してもよい。また、有線で接続し通信する構成でもよい。
図７には示さなかったが、タブレットコンピュータ１３０にはバッテリである充電池が内蔵されており、タブレット側制御回路８００などに電源が供給されるようになっている。バッテリの種類は限定されず、例えば乾電池であってもよい。
また、図７には示さなかったが、タブレットコンピュータ１３０にＧＰＳモジュール、加速度センサ、ジャイロセンサ、音声録音用マイク等を接続して、より複雑な動作をタブレットコンピュータ１３０に実行させることができるようにしてもよい。
次に、コマンド・パネル１２１について説明する。
コマンド・パネル１２１は、正方形のプレートの角部を切断した形状を呈している。正方形の角部を切断した形状にしたことで、コマンド・パネル１２１を隙間なく平面状に配置しても、コマンド・パネル１２１の角部の部分に指の入る隙間ができ、平面内部に配置されたコマンド・パネル１２１であっても取り外しやすくなるという利点がある。さらに、角部の角度が鈍角になるため、コマンド・パネル１２１を角部から落下させても破損しにくくなり、子供にひっかき傷などの怪我を負わせることも防止できる。
また、コマンド・パネル１２１は、例えば樹脂等の安全性が高い材料で形成することが望ましい。
コマンド・パネル１２１には、それぞれ異なるコマンド情報が記録されている。上述したように、コマンド・パネル１２１表面には、コマンド情報と一対一に対応する二次元のドットパターンが印刷されており、光学読取モジュール２４０により検出されるようになっている。コマンド情報は、学習者には直接認識できないため、コマンド情報に基づく移動ロボット１１０の動作を表示する絵柄がコマンド・パネル１２１に描かれ、学習者は、この絵柄を通してコマンド情報を認識できるようになっている。コマンド・パネル１２１に描かれる絵柄は、コマンド情報を学習者にイメージさせるような絵柄であることが好ましい。
また、コマンド・パネル１２１の表面と裏面に同一のコマンド情報を記録してもよいし、異なるコマンド情報を記録してもよい。
次に、コマンド・パネル１２１に描かれた絵柄と、その絵柄に対応するコマンド情報に基づく移動ロボット１１０の動作を説明する。
図９には、一部のコマンド・パネル１２１の絵柄を示している。図９の絵柄の表示は一例であり、これ以外の絵柄を用いて、コマンド情報を表示してもよい。
移動ロボット１１０は、上述したように、コマンド・パネル１２１表面に印刷された二次元のドットパターンを光学読取モジュール２４０により検出してコマンド情報を読み取る。移動ロボット側制御部５０１は、読み取られたコマンド情報に一対一で対応する移動ロボット１１０の動作を規定したプログラムを移動ロボット側制御部用ＲＯＭ（フラッシュメモリ）５２１から読み出して、そのプログラムを実行し、移動ロボット１１０に所望の動作をさせる。
図９に示されている、コマンド・パネル１２１ａは、移動ロボット１１０に移動を開始させるコマンド情報を含むパネルであり、移動路１２０のスタート地点に配置される。このコマンド・パネル１２１ａの上に置かれた移動ロボット１１０は、このコマンド・パネル１２１ａの絵柄の中に示されている矢印の方向に移動を開始する。移動ロボット側制御部５０１は、まず、このコマンド・パネル１２１ａの絵柄の中に示されている矢印の方向に移動ロボット１１０の方向を一致させるように、移動機構２３０を作動させて、その後、その方向に前進させるように、移動機構２３０を作動させる。
コマンド・パネル１２１ｂは、移動ロボット１１０に移動を停止させるコマンド情報を含んでおり、移動路１２０のゴール地点に配置される。移動ロボット側制御部５０１は、このコマンド・パネル１２１ｂの上で移動機構２３０を停止させる。なお、例えば移動ロボット１１０を停止させると同時にファンファーレ音を再生させて、移動ロボット１１０の発光部２２０を発光させるというように、１枚のコマンド・パネル１２１ｂに含まれるコマンド情報に基づいて複数種類の動作を行わせることもできる。
コマンド・パネル１２１ｃは、移動ロボット１１０の進行方向を決定させるコマンド情報を含んでいる。例えば、このコマンド・パネル１２１ｃに印刷されている矢印の方向と移動ロボット１１０の進行方向が、同じ方向になるように配置する場合、移動ロボット１１０はそのまま直進する。一方、このコマンド・パネル１２１ｃに印刷されている矢印の方向が右方向を指すように配置する場合、移動ロボット１１０は、このコマンド・パネル１２１ｃ上の中央部で右折する。同様に、このコマンド・パネル１２１ｃに印刷されている矢印の方向が左方向を指すように配置する場合、移動ロボット１１０は、このコマンド・パネル１２１ｃ上の中央部で左折する。
コマンド・パネル１２１ｄは、移動ロボット１１０にそのコマンド・パネル１２１ｄ上で一回転させるコマンド情報を含んでいる。
コマンド・パネル１２１ｅは、移動ロボット１１０の発光部２２０を、所定の色に発光させるコマンド情報を含んでいる。移動ロボット側制御部５０１は、ＲＧＢ光源駆動部５０２を制御することにより、所望の色でＲＧＢ光源５０３を発光させる。また、発光状態を点灯だけでなく点滅させることもできる。例えば、コマンド・パネル１２１ｅの絵柄が赤の場合は移動ロボット１１０の発光部２２０を赤に発光させて、その絵柄が青の場合は発光部２２０を青に発光させるというように、発光色を絵柄に対応させて設定することができる。異なる発光色に対応するコマンド・パネル１２１ｅ上の中央部を移動ロボット１１０が通過するたびに、発光部２２０の発光色が切り換えられる。
コマンド・パネル１２１ｆは、移動ロボット１１０に、発光部２２０の発光色に応じて移動ロボット１１０の進行方向を決定させるコマンド情報を含んでいる。上向きの矢印は青、左向きの矢印は赤、下向きの矢印は緑、右向きの矢印は黄で表示されている。例えば、移動ロボット１１０がコマンド・パネル１２１ｆ上の中央部に達したときに、発光部２２０が赤に発光していれば直進、青に発光していれば右折、黄に発光していれば後退、緑に発光していれば左折というように、進行方向を決定させることが可能である。このコマンド・パネル１２１ｆには、４個の矢印が描かれているが、それぞれ進行方向と一致するように、各矢印の色彩を設定することが望ましい。すなわち、コマンド・パネル１２１ｆは、プログラム言語の‘ＩＦ’文（すなわち、分岐命令）に相当する。このように、この実施の形態１に係る移動ロボット１１０は、二枚のコマンド・パネル１２１ｅ、１２１ｆに含まれるコマンド情報の組み合わせに基づいて、一つの動作を実行することができる。
ここで、例えば移動ロボット１１０の発光部２２０を青に発光させるコマンド・パネル１２１ｅがコマンド・パネル１２１ｆの手前に配置されているにも係わらず、進行方向決定用のコマンド・パネル１２１ｆの右側（すなわち、青色発光時に移動ロボット１１０が進行する方向）にコマンド・パネル１２１が配置されていないような場合には、この移動ロボット１１０は移動路１２０から外れてしまうことになる。このような場合には、移動ロボット１１０にエラー動作を行わせる。エラー動作としては、例えば、移動ロボット１１０が、移動路１２０から外れたときに、エラー音を発しながら、移動を停止する動作を採用できる。
また、例えば、移動ロボット１１０が発光のコマンド・パネル１２１ｅを通過していないにも係わらず進行方向決定用のコマンド・パネル１２１ｆの中央部に到達したような場合は、移動ロボット１１０が、そのコマンド・パネル１２１ｆでそのまま停止してエラー音を発することとしてもよい。
コマンド・パネル１２１ｇは、移動ロボット１１０に、再生音の楽器を設定させるコマンド情報を含んでいる。このコマンド・パネル１２１ｇには、ピアノの絵が描かれており、再生音はピアノ音に設定されるが、トランペット、木琴、アコーディオンなどのその他の楽器に設定するためのコマンド・パネル１２１を設けてもよいことはもちろんである。なお、このコマンド・パネル１２１ｇのコマンド情報は、移動ロボット１１０に再生音の楽器を設定させるだけであり、再生は行わせない。
コマンド・パネル１２１ｈは、移動ロボット１１０に、所定の音階の再生音を出力させるコマンド情報を含んでいる。移動ロボット側制御部５０１は、移動ロボット側音声再生部５０７を制御して、所望の音階を移動ロボット側スピーカ５０８から発生させる。このコマンド・パネル１２１ｈは再生音階が‘ド’の例であるが、他の音階を設定するコマンド・パネル１２１を設けてよいことはもちろんである。このように、この実施の形態１に係る移動ロボット１１０は、二枚のコマンド・パネル１２１ｇ、１２１ｈに含まれるコマンド情報の組み合わせに基づいて、一つのサウンド再生動作を実行することができる。また、コマンド・パネル１２１ｇの後に、所定の音階の再生音を出力させるコマンド情報を含むコマンド・パネル１２１を、複数枚並べることにより、所望のメロディをピアノ音で再生させることもできる。さらに、これら複数枚のコマンド・パネル１２１上を通過する際に、移動ロボット１１０の移動速度を速めることとしてもよい。一方、移動ロボット１１０が移動しながらサウンド再生を行うのでは無く、音階出力用のコマンド・パネル１２１を通過する際に移動ロボット１１０が音階を順次記憶することとし、これらの音階で構成されるメロディを、移動ロボット１１０がゴール地点のコマンド・パネル１２１ｂに到達した際に所定回数だけ再生することにしてもよい。
コマンド・パネル１２１ｉは、移動ロボット１１０に、イヌの鳴き声を移動ロボット側スピーカ５０８から再生させるコマンド情報を含んでいる。このコマンド・パネル１２１ｉには、イヌの絵が描かれており、移動ロボット１１０がこのコマンド・パネル１２１ｉの中央部を通過する際に、イヌの鳴き声が１回再生される。
コマンド・パネル１２１ｊは、移動ロボット１１０に、ライオンの鳴き声を移動ロボット側スピーカ５０８から再生させるコマンド情報を含んでいる。このコマンド・パネル１２１ｊには、ライオンの絵が描かれており、移動ロボット１１０がこのコマンド・パネル１２１ｊの中央部を通過する際に、ライオンの鳴き声が１回再生される。
コマンド・パネル１２１ｋは、移動ロボット１１０に、ゾウの動物の鳴き声を移動ロボット側スピーカ５０８から再生させるコマンド情報を含んでいる。このコマンド・パネル１２１ｋには、ゾウの絵が描かれており、移動ロボット１１０がこのコマンド・パネル１２１ｋの中央部を通過する際に、ゾウの鳴き声が１回再生される。
コマンド・パネル１２１ｍは、移動ロボット１１０に、サルの鳴き声を移動ロボット側スピーカ５０８から再生させるコマンド情報を含んでいる。このコマンド・パネル１２１ｍには、サルの絵が描かれており、移動ロボット１１０がこのコマンド・パネル１２１ｍの中央部を通過する際に、サルの鳴き声が１回再生される。
なお、ニワトリ、ネコなどその他の動物の鳴き声を再生させるコマンド・パネル１２１を設けてもよいことはもちろんである。
このように、この実施の形態１によれば、スタート用のコマンド・パネル１２１ａとゴール用のコマンド・パネル１２１ｂとの間に、様々なコマンド・パネル１２１を配置することで、移動ロボット１１０の動作をコンピュータ処理に見立てて、学習者にコンピュータ・プログラミングの基礎を学習させることができる。また、例えば進行方向決定用のコマンド・パネル１２１ｆ（コンピュータ言語のＩＦ文に対応する）等を用いることにより、「分岐」や「ループ」といった基本的なプログラミング手法を学習することができる。更には、「エラー停止」の概念を導入することで、「デバッグ」の学習も行うことができる。
なお、一部又は全部のコマンド・パネル１２１について、予め絵柄が印刷されたものを使用するのでは無く、学習者等が自分で絵を描くことにしてもよい。
図９に示したコマンド・パネル１２１には、移動ロボット１１０への基本的な命令となるコマンド情報が記録されている。一方、図１０に示したコマンド・パネル１２１には、移動ロボット１１０に、より複雑な動作をさせることができるコマンド情報が記録されている。
図１０に示すコマンド・パネル１２１ｎは、移動ロボット１１０に、横断歩道で信号を横断するイメージの所定の動作をさせるコマンド情報を含んでいる。移動ロボット側制御部５０１は、移動ロボット１１０がこのコマンド・パネル１２１ｎの上に達したとき、移動ロボット側スピーカ５０８から自動車の音を再生させる。移動ロボット側制御部５０１が、自動車の音を再生させている間、移動ロボット１１０に、このコマンド・パネル１２１ｎに留まらせる。その後、移動ロボット側制御部５０１は、自動車の音の再生を終了させた後、移動ロボット１１０に左右を確認する動作を模して、左方向と右方向にそれぞれ９０度回転させる。これらの動作を経てから、移動ロボット１１０は進行する。学習者は、移動ロボット１１０の動作を通して、横断歩道での信号の横断は、まず、その場に立ち止まり、自動車の往来がなくなった後、左右の安全を確認してから渡るという一連の行動として学ぶことができる。また、コマンド・パネル１２１ｎに続けて、上述した赤、緑、青、黄の４個の矢印が描かれているコマンド・パネル１２１ｆが配置されている場合には、移動ロボット１１０は緑の矢印の方向に進むようにしてもよい。
コマンド・パネル１２１ｏは、移動ロボット１１０に、踏切を横断するイメージの所定の動作をさせるコマンド情報を含んでいる。移動ロボット側制御部５０１は、移動ロボット１１０がこのコマンド・パネル１２１ｏの上に達したとき、移動ロボット１１０に、まず、警報音を発生させるとともに発光部２２０の発光を赤にして点滅させる。その後、移動ロボット側制御部５０１は、移動ロボット１１０に電車の音を発生させるとともに発光部２２０の発光を赤にして点滅させる。移動ロボット側制御部５０１は、移動ロボット１１０から警報音や電車の音を発生させている間、移動ロボット１１０にこのコマンド・パネル１２１ｏに留まらせる。その後、移動ロボット側制御部５０１は、電車の音及び警告音を停止させてから、移動ロボット１１０は進行する。学習者は、移動ロボット１１０の動作を通して、踏切の横断は、信号が赤に点滅している間、その場に立ち止まり、電車が通り過ぎて、信号の赤の点滅が消えてなくなり、電車の音が聞こえなくなってから渡るという一連の行動として学ぶことができる。また、コマンド・パネル１２１ｏに続けて、上述した赤、緑、青、黄の４個の矢印が描かれているコマンド・パネル１２１ｆが配置されている場合には、移動ロボット１１０は赤の矢印の方向に進むようにしてもよい。
コマンド・パネル１２１ｐは、移動ロボット１１０に感情を表現させるコマンド情報を含んでおり、コマンド・パネル１２１ｐの絵柄は「楽しい」感情を表現させる。移動ロボット１１０に感情を表現させるため、移動ロボット１１０の発光部２２０の発光の色や点滅を変化させたり、移動ロボット１１０のスピーカ５０７から発生される音声を変えたりする。この他の感情として、「嬉しい」感情、「感動」の感情その他の感情を表現させることもできる。
コマンド・パネル１２１ｑとコマンド・パネル１２１ｒは、この２枚のコマンド・パネル１２１の間に挟まれた３枚のコマンド・パネル１２１に記録されているコマンド情報に基づいて、タブレットコンピュータ１３０のタッチパネル付き液晶画面７０１に絵本のような画像を表示させ、また、タブレット側スピーカ８０５から音声を再生させるものであり、絵本パネルと呼ばれている。
この実施の形態１に係る移動ロボット１１０では、移動ロボット１１０が読み取るすべてのコマンド情報が、移動ロボット１１０からタブレットコンピュータ１３０に向けて送信されるようになっている。このため、移動ロボット１１０が、これらコマンド・パネル１２１ｑ及びコマンド・パネル１２１ｒの２枚と、これら２枚に挟まれた３枚のコマンド・パネル１２１の上を通過する際には、これら５枚に記録されたすべてのコマンド情報が、移動ロボット１１０からタブレットコンピュータ１３０に向けて送信される。タブレットコンピュータ１３０は、これら５個のコマンド情報を順次、受信して、タブレット側制御部８０１は、これら５個すべてのコマンド情報をタブレット側コマンド情報用ＲＡＭ８０９に記憶させる。タブレット側制御部８０１は、タブレット側コマンド情報用ＲＡＭ８０９に記憶されている複数のコマンド情報の中から、このコマンド・パネル１２１ｑとコマンド・パネル１２１ｒの２枚に記録されているコマンド情報を検出して、その２個のコマンド情報に挟まれている３個のコマンド情報を抽出することができる。このように読み出すことで、タブレット側制御部８０１は、これら３個のコマンド情報の種類と順序を検出することができる。タッチパネル付き液晶画面７０１やタブレット側スピーカ８０５に再生される内容は、これら３個のコマンド情報の種類と順序により変化する。タブレット側制御部８０１は、上述した画像音声再生データ用メモリ８０６からこれら３個のコマンド情報の種類と順序に基づいて、画像音声データファイルを１個選択し再生する。
再生される内容は、コマンド・パネル１２１ｑとコマンド・パネル１２１ｒに挟まれるコマンド・パネル１２１が、例えば、図１１（ａ）に示されるように、ライオンの鳴き声を再生させるコマンド情報と、移動ロボット１１０の発光部２２０を青に発光させるコマンド情報と、移動ロボット１１０の進行方向を決定させる矢印に関するコマンド情報とが記録された３枚のコマンド・パネル１２１である場合、例えば、「ライオンに会って、青ざめて、逃げる」という画像をタッチパネル付き液晶画面７０１に表示して、それに伴う音声を、タブレット側スピーカ８０５から発生する。また、例えば、図１１（ｂ）に示されるように、このコマンド・パネル１２１ｑとコマンド・パネル１２１ｒの間に、ゾウの鳴き声を再生させるコマンド情報と、移動ロボット１１０に１回転させる回転に関するコマンド情報と、移動ロボット１１０に「楽しい」感情を表現させるコマンド情報とが記録された３枚のコマンド・パネル１２１が配置される場合、例えば、「ゾウさんに会って、グルっと回って、楽しくなる」というような内容の画像と音声が再生される。
タブレットコンピュータ１３０に表示される絵本の内容は、３枚のコマンド・パネル１２１の種類や、配置の順序により変化する。タブレットコンピュータ１３０による絵本の表現は、画像と音声により行ってもよいし、画像または音声のみで行ってもよい。
なお、コマンド・パネル１２１ｑとコマンド・パネル１２１ｒの間に挟むコマンド・パネル１２１の数は、３枚に限らず、それ以上でもそれ以下でもよい。
また、学習者が、自ら製作した画像音声データファイルを画像音声再生データ用メモリ８０６に保存して、コマンド・パネル１２１ｑとコマンド・パネル１２１ｒに挟まれる３個のコマンド情報の種類と順序に関連づけをしておくこともできる。こうすることにより、対応するコマンド情報の種類と順序が読み込まれる場合に、学習者が製作した画像音声データファイルが再生されるようにしてもよい。
学習者は、再生される画像や音声の内容を想像しながら、複数のコマンド・パネル１２１の種類や順序を考えることになり、より高度なプログラミングが可能になる。
コマンド・パネル１２１ｓは、移動ロボット１１０に矢印の方向に曲がり進行させるというコマンド情報を含んでいる。移動ロボット１１０は、矢印の後端側からコマンド・パネル１２１ｓに進入し、コマンド・パネル１２１ｓ上の中央部で矢印の方向に向きを変えて、矢印の先端側からコマンド・パネル１２１ｓを出て行く。移動ロボット側制御部５０１は、移動ロボット１１０がこのコマンド・パネル１２１ｓの中央付近に達したときに、移動機構２３０の左右の回転脚２３１の回転方向を制御して、移動ロボット１１０の向きを９０度回転させる。その後、移動ロボット側制御部５０１は、移動機構２３０の回転脚２３１の回転方向を制御して、移動ロボット１１０に前進させて、このコマンド・パネル１２１ｓを通過させる。なお、移動ロボット１１０が、矢印の後端側以外からコマンド・パネル１２１ｂに進入した場合には、エラー動作を行わせる。
コマンド・パネル１２１ｔは、拡張現実（ＡＲ）の表示をタブレットコンピュータ１３０に開始させるように移動ロボット１１０に送信させるコマンド情報を含んでいる。移動ロボット側制御部５０１は、移動ロボット側Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュールＩ／Ｆ部５０９を制御して、このコマンド情報をタブレットコンピュータ１３０に向けて送信する。このコマンド情報をタブレットコンピュータ１３０が受信すると、タブレット側制御部８０１は、タッチパネル付き液晶画面７０１に、拡張現実（ＡＲ）の表示をさせる。タッチパネル付き液晶画面７０１に表示される拡張現実（ＡＲ）の技術を利用した画像については、図１３を用いて後述する。
コマンド・パネル１２１ｕは、移動ロボット１１０にリンゴを１個獲得したと記憶させるコマンド情報を含んでいる。このコマンド・パネル１２１ｕには、１個のリンゴの絵柄が印刷されている。なお、リンゴの個数が２個以上描かれているコマンド・パネル１２１ｕも用意されている。移動ロボット１１０が、このコマンド・パネル１２１ｕ上の中央部に達したときに、印刷されているリンゴの個数と同じ回数だけ発光部２２０を赤に点滅発光させるようにしてもよい。発光部２２０の赤色は、リンゴの色を想像させるものであり、学習者は、この発光の色からリンゴの個数であることを認識できる。また、印刷されているリンゴの個数と発光部２２０の点滅回数が同一であることから、学習者は、視覚的に数を認識して、数について学習することができる。
コマンド・パネル１２１ｖは、移動ロボット１１０にバナナを３本獲得したと記憶させるコマンド情報を含んでいる。このコマンド・パネル１２１ｖには、３本のバナナの絵柄が印刷されている。なお、３本以外のバナナの本数が描かれているコマンド・パネル１２１ｖも用意されている。上述したリンゴのコマンド・パネル１２１ｕの場合と同様に、移動ロボット１１０が、このコマンド・パネル１２１ｖ上で、印刷されているバナナの本数と同じ回数だけ発光部２２０を黄に点滅発光するようにしてもよい。発光部２２０の黄色は、バナナの色を想像させるものであり、学習者は、この発光の色からバナナの本数であることを認識できる。
コマンド・パネル１２１ｕやコマンド・パネル１２１ｖを使用することにより、学習者は、数字ではなく、リンゴやバナナという身近にあるものを通して、数を学習できるようになっている。
また、移動ロボット１１０が、リンゴのコマンド・パネル１２１ｕ上の中央部を通過するときに、描かれているリンゴの個数分、リンゴの数を加算させていくこともできる。このとき、移動ロボット１１０が、このコマンド・パネル１２１ｕ上で、加算されたリンゴの個数と同じ回数だけ発光部２２０を赤に点滅発光させるようにしてもよい。学習者は、発光部２２０の点滅回数を観察することにより、数字を用いずに視覚的に、加算について学習することができる。このようにすることで、数字を認識することが困難と思われる幼児にも足し算の学習ができるようにしてもよい。
また、移動ロボット１１０が、ゾウの絵柄の印刷されているコマンド・パネル１２１ｋを通過すると、ゾウがリンゴを１個食べてしまうイメージを想定して、それまでに移動ロボット１１０が獲得したリンゴの個数を１個減らすという規則を定めてもよい。このとき、移動ロボット１１０が、ゾウのコマンド・パネル１２１ｋ上で、それまでに獲得したリンゴの個数から１個を減じた個数と同じ回数だけ発光部２２０を赤に点滅発光させるようにしてもよい。学習者は、発光部２２０の点滅回数を観察することにより、数字を用いずに視覚的に、減算について学習することができる。このようにすることによって、数字を認識することが困難と思われる幼児にも引き算の学習ができるようにしてもよい。
バナナの絵が印刷されているコマンド・パネル１２１ｖについても、同様に、移動ロボット１１０が、通過することにより、バナナの本数を加算させていくこともできる。上述したリンゴのコマンド・パネル１２１ｕの場合と同じように、移動ロボット１１０が、バナナのコマンド・パネル１２１ｖ上に達したときに、加算されたバナナの本数と同じ回数だけ発光部２２０を黄に点滅発光させるようにしてもよい。また、移動ロボット１１０が、サルの絵柄が印刷されているコマンド・パネル１２１ｍを通過するときに、サルがバナナを１本食べてしまうイメージを想定して、それまでに移動ロボット１１０が獲得したバナナの本数を１本減らすという規則を定めてもよい。このときにも、上述したリンゴのコマンド・パネル１２１ｕと同様に、移動ロボット１１０が、バナナのコマンド・パネル１２１ｖ上で、それまでに獲得したバナナの本数から１本を減じた本数と同じ回数だけ発光部２２０を黄に点滅発光させるようにしてもよい。
こうすることにより、学習者は、数字を使用せずに、足し算と引き算の学習をすることができる。
次に、この実施の形態１に係る学習玩具１００を用いた学習の方法を説明する。
学習者は、まず、スタート地点用のコマンド・パネル１２１ａを床面等に配置する。
次に、このコマンド・パネル１２１ａに隣接させて、所望のコマンド・パネル１２１を順次配置していく。
そして、複数のコマンド・パネル１２１を配置することにより構成される移動路１２０の最後の位置に、ゴール地点用のコマンド・パネル１２１ｂを配置する。
このようにコマンド・パネル１２１を配置して移動路１２０を完成させた後、移動ロボット１１０の電源スイッチ５０４をオンにして、スタート地点用のコマンド・パネル１２１ａの上に置く。このようにすると、移動ロボット１１０は、移動路１２０の上で移動を開始する。移動ロボット１１０は、移動路１２０を移動しながら、コマンド・パネル１２１のコマンド情報を順次読み取って、そのコマンド情報に基づいて動作を順次実行していく。また、移動ロボット１１０が読み取ったコマンド情報は、移動ロボット１１０からタブレットコンピュータ１３０に向けて送信されて、タブレットコンピュータ１３０は受信されるコマンド情報に基づいて所望の動作を順次実行する。
これらの動作の結果、この移動ロボット１１０がゴール地点用のコマンド・パネル１２１ｂまで到達して停止すれば、‘成功’となる。一方、移動ロボット１１０が移動路１２０から外れてしまったり、移動路１２０の途中でエラーを発生したりする場合には、ゴール地点であるコマンド・パネル１２１ｂに到達できずに、‘失敗’となる。
次に、移動ロボット１１０から送信されるコマンド情報に基づいてタブレットコンピュータ１３０が行う動作について説明する。
図１２は、移動ロボット１１０が読み取るコマンド情報に基づいて、あらかじめタブレットコンピュータ１３０に保存されている所定の画像がタッチパネル付き液晶画面７０１に表示されている様子を示す概念図である。
これは、コマンド情報と一対一の対応関係にある画像音声データファイルが、タブレットコンピュータ１３０にあらかじめ保存されており、読み取られるコマンド情報に基づいて、対応する画像音声データファイルが自動的に選択されて、再生されるというアプリケーションである。
移動ロボット１１０が乗っているコマンド・パネル１２１に基づいて所定の画像が表示されるため、移動ロボット１１０の移動とともに、コマンド・パネル１２１の切り替わりと合わせて画像が次々と切り替わっていく。学習者は、コマンド・パネル１２１とそれに対応して表示される画像の関係性を考えたり、連続して表示される画像に一定の意味や物語性を持たせるようにコマンド・パネル１２１の並べ方を考えたりすることができる。
このアプリケーションが実行される流れを以下に示す。
まず、学習者は、タブレットコンピュータ１３０に保存されている専用のアプリケーションソフトを起動させる。こうすることにより、タブレットコンピュータ１３０と移動ロボット１１０との間で通信ができるようになり、タブレットコンピュータ１３０は、移動ロボット１１０から送信されるコマンド情報を受信して、そのコマンド情報に基づいて画像を表示したり、音声を発生させたりできる状態になる。
図１２に示されているように、コマンド・パネル１２１の配置が、例えば、移動ロボット１１０の進行方向を決定させるコマンド・パネル１２１ｃと、移動ロボット１１０に一回転させるコマンド・パネル１２１ｄと、移動ロボット側スピーカ５０８からの再生音をトランペットに設定させるコマンド・パネル１２１ｇの順序で配置されている場合について説明する。
このようなコマンド・パネル１２１の配置の場合には、まず、移動ロボット１１０は、コマンド・パネル１２１ｃに達して、コマンド情報を読み取り、このコマンド情報に基づいて描かれている矢印の方向に前進するとともに、このコマンド情報をタブレットコンピュータ１３０に向けて送信する。
移動ロボット１１０から送信されるデータ構造は、図８（ｂ）に示したように、１３個の連続するデータ配列として送信される。最初の領域には、コマンド情報であることを示すデータが格納されており、２番目の領域には、読み取られるコマンド情報に対応するデータが格納されている。３番目から１２番目までの領域には、送信すべきデータがないため、任意のデータが格納されるがここではゼロが格納されている。１３番目の領域は、チェックサムが格納されている。
タブレットコンピュータ１３０が移動ロボット１１０から送信された通信データを受信した後、タブレット側制御部８０１は、この受信データの解析を行う。タブレット側制御部８０１は、この受信データの最初の領域からコマンド情報が送信されてきたことを検出して、２番目の領域から、コマンド情報の内容が、移動ロボット１１０の進行方向を決定させるコマンド情報であることを検出する。
次に、タブレット側制御部８０１は、受信したコマンド情報に対応する画像音声データファイルを画像音声再生データ用メモリ８０６から読み出して、タッチパネル付き液晶画面７０１に画像を表示させて、また、タブレット側スピーカ８０５から音声を発生させる。
移動ロボット１１０が、コマンド・パネル１２１ｃに達したときには、移動ロボット１１０の進行方向を決定させるコマンド情報に対応する画像が表示される。例えば、図１２の左下に示すタッチパネル付き液晶画面７０１の概略図のように「なにかでてきそう」というような内容の表示がされる。この実施の形態１に係る学習玩具１００では、画像音声データファイルにより再生される内容は、アニメーションであるが、それ以外の内容を再生するようにしてもよい。
移動ロボット１１０がさらに前進して、右隣に配置されているコマンド・パネル１２１ｄに達すると、移動ロボット１１０はコマンド・パネル１２１ｄ上の中央部で一回転するとともに、読み取ったコマンド情報をタブレットコンピュータ１３０に向けて送信する。このコマンド情報は、移動ロボット１１０に一回転させるという命令を含むものである。このコマンド情報を受信したタブレットコンピュータ１３０は、画像音声再生データ用メモリ８０６からこのコマンド情報に対応する画像音声データファイルを読み出して、画像を表示する。例えば、図１２の中央下に示す「めがまわったすこしきゅうけい」というような内容の表示がされる。
さらに、移動ロボット１１０が前進して、右隣のコマンド・パネル１２１ｇに達すると、移動ロボット１１０は、コマンド・パネル１２１ｇ上の中央部で１回、トランペットの音を発生させるとともに、読み取ったコマンド情報をタブレットコンピュータ１３０に向けて送信する。このコマンド情報を受信したタブレットコンピュータ１３０は、画像音声再生データ用メモリ８０６からこのコマンド情報に対応する画像音声データファイルを読み出して、画像を表示する。例えば、図１２の右下に示す「トランペットを吹いている」というような内容の表示がされる。
なお、学習者が、自ら製作した画像音声データファイルを画像音声再生データ用メモリ８０６に保存して、コマンド情報に関連づけをしておき、対応するコマンド情報が読み込まれる場合に、学習者が製作した画像音声データファイルが再生されるようにしてもよい。
学習者は、移動ロボット１１０の動作だけでなく、タブレットコンピュータ１３０に再生される画像や音声の内容を想像しながら、複数のコマンド・パネル１２１の種類や順序を考えて配置することになり、より高度なプログラミングが可能になる。
また、学習者は、移動ロボット１１０とタブレットコンピュータ１３０が有線で接続されていないにもかかわらず、移動ロボット１１０の動作と、タブレットコンピュータ１３０に表示される画像や発生される音声とが協調して動作をしていることを確認することができる。これは、無線通信により、移動ロボット１１０とタブレットコンピュータ１３０の間でデータの送受信が行われることにより実現されている。このような学習経験を通して、学習者は、無線通信がどのようなものかについて学ぶことができる。
さらに、コマンド情報に基づいてタブレットコンピュータ１３０に再生される内容を、クイズなど楽しく学べるものを取り入れることができ、そうすることにより学習効果をより高めることができる。
次に、タッチパネル付き液晶画面７０１に拡張現実（ＡＲ）の技術を利用した画像が表示されるアプリケーションについて説明する。
拡張現実（ＡＲ）とは、現実に撮影された映像に、デジタル情報を重ね合わせる技術のことをいう。この拡張現実（ＡＲ）の技術を利用する１例として、移動ロボット１１０及びその背景を撮影した画像をタッチパネル付き液晶画面７０１に表示させるとともに、移動ロボット１１０を除く背景の部分に、タブレットコンピュータ１３０にあらかじめ記録されている画像を重ね合わせて表示させることができる。タブレットコンピュータ１３０は、移動ロボット１１０及びその背景を撮影した画像について画像処理を行うことにより移動ロボット１１０に該当する画像の部分を抽出することができる。このような処理を行うことにより、タブレットコンピュータ１３０にあらかじめ記録されている画像を重ね合わせて表示する際、背景部分の画像にのみ重ね合わせて表示することができる。一方、移動ロボット１１０に該当する画像の部分には、タブレットコンピュータ１３０にあらかじめ記録されている画像が重ね合わされないため、欠けることなく表示されることになる。
図１３は、学習者が、タブレットコンピュータ１３０に内蔵されている二次元ＣＭＯＳエリアセンサ８０８で、コマンド・パネル１２１上を移動している移動ロボット１１０及びその背景を撮影しながら、その映像を観察している様子を示す概念図である。
このアプリケーションが実行される流れを以下に説明する。
まず、学習者は、タブレットコンピュータ１３０に保存されている専用のアプリケーションソフトを起動させる。こうすることにより、タブレットコンピュータ１３０に内蔵されている二次元ＣＭＯＳエリアセンサ８０８で撮影した画像が、タッチパネル付き液晶画面７０１に表示されるようになる。
次に、学習者は、二次元ＣＭＯＳエリアセンサ８０８を、コマンド・パネル１２１上を移動している移動ロボット１１０に向けて、移動ロボット１１０とその背景を撮影して、その画像をタッチパネル付き液晶画面７０１に表示させる。
この時点では、まだ、拡張現実（ＡＲ）の技術を利用した画像は表示されず、単に移動ロボット１１０とその背景の画像が表示されるのみである。
移動ロボット１１０が、コマンド・パネル１２１の上を自走して、図１０に示した拡張現実（ＡＲ）の表示をタブレットコンピュータ１３０に開始させるコマンド・パネル１２１ｔ上の中央部に達すると、移動ロボット１１０は読み取ったコマンド情報をタブレットコンピュータ１３０に向けて送信する。このコマンド情報をタブレットコンピュータ１３０が受信した後に、タッチパネル付き液晶画面７０１が拡張現実（ＡＲ）の技術を利用した画像に切り替わるようになっている。
図１３には、一例として、発光部２２０を赤に発光させるコマンド・パネル１２１ｅの上を移動ロボット１１０が移動している場合が示されており、この例を参考にして説明する。
図１３において、学習者は、二次元ＣＭＯＳエリアセンサ８０８を、移動ロボット１１０に向けて、移動ロボット１１０及びその背景からなる画像を撮影している。このため、タッチパネル付き液晶画面７０１には、移動ロボット１１０と図９に示した発光部２２０を赤に発光させるコマンド・パネル１２１ｅの絵柄の一部が背景として表示されている。また、これに加えて、タッチパネル付き液晶画面７０１には、十字形状の星形の画像が重ね合わされて表示されている。この移動ロボット１１０の周囲に表示されている十字形状の星形の画像は、発光部２２０を赤に発光させるコマンド情報に基づいて画像音声再生データ用メモリ８０６から読み出される画像音声データファイルの再生画像である。この星形の画像は、移動ロボット１１０及びその背景からなる画像のうちの背景部分にのみ重ね合わされて表示されている。一方で、この星形の画像は、移動ロボット１１０の部分には、重ね合わせて表示されないようになっている。
学習者は、このようにして、拡張現実（ＡＲ）の技術を利用した画像を観察できるようになっている。
次に、このときのタブレットコンピュータ１３０の内部の動作について説明する。
二次元ＣＭＯＳエリアセンサ８０８に移動ロボット１１０及びその背景からなる像が受光されると、それに基づいて電気信号が出力される。出力される電気信号は、Ａ／Ｄ変換されてデジタルデータに変換されて、画像データが生成される。タブレット側制御部８０１は二次元エリアセンサ駆動部８０７を制御して、この画像データを取り込み、タブレット側制御部用ＲＡＭ８２２であるＤＲＡＭに一時的に記憶させる。この画像データは、デジタルデータになっているため、タブレット側制御部８０１は、この画像データについて画像処理を行うことができる。画像処理を行うことにより、画像の中から移動ロボット１１０に該当する部分を抽出することができる。すなわち、タブレット側制御部８０１は、画像の中で移動ロボット１１０の画像が占める画素範囲と、それ以外の画素範囲である背景部分の画像を分離して検出することができる。
図１３に示すように、移動ロボット１１０が、発光部２２０を赤に発光させるコマンド・パネル１２１ｅ上に達すると、そのコマンド情報を読み取り、読み取られたコマンド情報をタブレットコンピュータ１３０に向けて送信する。
タブレットコンピュータ１３０が移動ロボット１１０から送信された通信データを受信した後、タブレット側制御部８０１は、受信された通信データを解析する。このような処理を経て、タブレット側制御部８０１は、受信されたコマンド情報の内容が、発光部２２０を赤に発光させるコマンド情報であることを検出する。続いて、タブレット側制御部８０１は、受信したこのコマンド情報に対応する画像音声データファイルを画像音声再生データ用メモリ８０６から読み出す。そして、この再生画像を、移動ロボット１１０及びその背景からなる画像のうち背景部分の画像に重ね合わせる。このとき、図１３に示すように画像の中の移動ロボット１１０の部分の周囲に、この再生画像が表示されるように重ね合わされるようになっている。これらの処理は、タブレット側制御部用ＲＡＭ８２２であるＤＲＡＭのメモリ内部で行われる。この処理を行った後、タブレット側制御部８０１は、タッチパネル付き液晶画面コントローラ８０３を制御することにより、タブレット側制御部用ＲＡＭ８２２に記憶されている加工された画像データをタッチパネル付き液晶画面７０１に表示させる。
以上のように処理を行うことにより、画像音声再生データ用メモリ８０６から読み出される画像音声データファイルの再生画像が、移動ロボット１１０の部分に重なり合うことなく、その背景部分にのみ重なり合うように、タッチパネル付き液晶画面７０１に表示される。
なお、図１２に示したアプリケーションと図１３に示したアプリケーションとで、コマンド情報に対応して画像音声再生データ用メモリ８０６から読み出される画像音声データファイルが同一のファイルであってもよいし、別のファイルであってもよい。
また、タブレット側制御部８０１が、二次元ＣＭＯＳエリアセンサ８０８で撮影した画像の中から移動ロボット１１０に該当する部分を抽出する画像処理の過程を、タッチパネル付き液晶画面７０１に表示させることもできる。このような表示をすることで、学習者は、画像処理について学習することができる。
図１３に示すアプリケーションは、拡張現実（ＡＲ）と呼ばれる技術の一種であり、学習者は、学習体験を通して、拡張現実という技術がどのようなものかを認識することができる。
拡張現実（ＡＲ）の技術を利用するその他の例として、コマンド・パネル１２１及びその背景を撮影した画像をタッチパネル付き液晶画面７０１に表示させるとともに、コマンド・パネル１２１の部分に、タブレットコンピュータ１３０にあらかじめ記録されている移動ロボット１１０の画像を重ね合わせて表示させることもできる。移動ロボット１１０が存在しないにもかかわらず、タッチパネル付き液晶画面７０１に表示される画像では、あたかもコマンド・パネル１２１の上を移動ロボット１１０が移動しているかのように見えるようにすることができる。また、部屋や公園を撮影した画像をタッチパネル付き液晶画面７０１に表示させるとともに、例えば、撮影された机の上や人の頭の上に移動ロボット１１０の画像を重ね合わせて表示させることもできる。
タッチパネル付き液晶画面７０１にこのような画像表示をさせるときの流れについて以下に説明する。
まず、学習者は、タブレットコンピュータ１３０に保存されている専用のアプリケーションソフトを起動させる。その後、学習者は、タブレットコンピュータ１３０に内蔵されている二次元ＣＭＯＳエリアセンサ８０８を、コマンド・パネル１２１に向けて、コマンド・パネル１２１とその背景を撮影する。
このとき、タブレットコンピュータ１３０の内部では、二次元ＣＭＯＳエリアセンサ８０８に投影される像が、画像データとしてタブレット側制御部用ＲＡＭ８２２に取り込まれるようになっている。タブレット側制御部８０１は、この画像データを画像処理することにより、この画像データの中からコマンド・パネル１２１の部分を検出できるようになっている。
また、画像音声再生データ用メモリ８０６には、移動ロボット１１０の画像があらかじめ画像音声データファイルとして保存されている。このため、タブレット側制御部８０１は、いつでも、この画像音声データファイルを取り出すことができて、移動ロボット１１０の画像を表示できるようになっている。
タブレット側制御部８０１は、画像処理の結果に基づいて、画像データの中のコマンド・パネル１２１の部分に、画像音声データファイルに記録されている移動ロボット１１０の画像を重ね合わせることができる。この処理は、タブレット側制御部用ＲＡＭ８２２に記憶されているコマンド・パネル１２１及びその背景を撮影した画像データに、移動ロボット１１０の画像データを重ね合わせるようにデータを加工することにより行われる。
この処理の後、タブレット側制御部８０１は、タッチパネル付き液晶画面コントローラ８０３を制御して、タッチパネル付き液晶画面７０１にこのように加工された画像データを表示させる。
以上のような処理を行うことにより、タッチパネル付き液晶画面７０１には、コマンド・パネル１２１とその背景の画像とともに、コマンド・パネル１２１の部分に移動ロボット１１０の画像を重ね合わせて表示させることができるようになっている。学習者は、タッチパネル付き液晶画面７０１を通して、この画像を観察することができて、拡張現実（ＡＲ）について学ぶことができる。
次に、移動ロボット１１０の動作の内容を決定する移動ロボット動作パラメータ６００について説明する。
移動ロボット１１０は、コマンド・パネル１２１に記録されているコマンド情報を読み取り、そのコマンド情報に基づいて動作を実行する。移動ロボット側制御部５０１は、まず、読み取られるコマンド情報に一対一に対応する移動ロボット動作パラメータ６００の設定値を動作パラメータ用ＲＯＭ５１１から読み出す。そうした上で、読み取られるコマンド情報に一対一に対応する移動ロボット１１０の動作を規定したプログラムを移動ロボット側制御部用ＲＯＭ（フラッシュメモリ）５２１から選択して、前もって読み出している移動ロボット動作パラメータ６００の設定値をそのプログラムへの入力として実行して、移動ロボット１１０に所望の動作をさせる。
上述したように、移動ロボット動作パラメータ６００は、例えば、図５（ａ）のような構造をしており、動作パラメータ用ＲＯＭ５１１に格納されている。移動ロボット動作パラメータ６００には、例えば、１０個の記憶領域が確保されており、各記憶領域に格納されているパラメータの内容は、コマンド情報ごとに異なる内容が割り当てられている。
図５（ｂ）には、コマンド・パネル１２１ｃに記録されているコマンド情報に対応する移動ロボット動作パラメータ６００の内容の一例が示されている。このコマンド情報は、移動ロボット１１０の進行方向を決定させるものである。最初の記憶領域には、移動ロボット１１０の移動の速さを決定するパラメータが割り当てられており、数値の‘１２５’が格納されている。パラメータの設定範囲は、０以上２５５以下であり、０が最も遅く、２５５が最も速い速さを表している。‘１２５’は、中速に相当する。このコマンド情報では、２番目から１０番目までの記憶領域に、パラメータの割り当てがされていない。このため、これらの記憶領域には、任意の数値が格納されており、図５（ｂ）では、２番目から１０番目までの記憶領域に‘０’が格納されている。
図５（ｃ）には、コマンド・パネル１２１ｄに記録されているコマンド情報に対応する移動ロボット動作パラメータ６００の内容の一例が示されている。このコマンド情報は、移動ロボット１１０に一回転させるものである。最初の記憶領域には、移動ロボット１１０の回転回数を決定するパラメータが割り当てられており、数値の‘１’が格納されている。このパラメータを書き換えることにより、移動ロボット１１０の回転回数を変更させることができる。パラメータの設定範囲は、０以上２５５以下であり、０に設定すると移動ロボット１１０は回転をせず、２５５に設定すると移動ロボット１１０は２５５回回転する。‘１’は、移動ロボット１１０に１回回転させる設定である。２番目の記憶領域には、移動ロボット１１０の移動の速さを決定するパラメータが割り当てられており、数値の‘１２５’が格納されている。パラメータの設定範囲は、０以上２５５以下であり、０が最も遅く、２５５が最も速い速さを表している。‘１２５’は、中速に相当する。このコマンド情報では、３番目から１０番目までの記憶領域に、パラメータの割り当てがされていない。このため、任意の数値が格納されており、図５（ｃ）では、３番目から１０番目までの記憶領域に‘０’が格納されている。
図５（ｄ）は、コマンド・パネル１２１ｅに記録されているコマンド情報に対応する移動ロボット動作パラメータ６００の内容の一例が示されている。このコマンド情報は、移動ロボット１１０の発光部２２０を赤に発光させるものである。最初から３番目までの記憶領域は、それぞれ、ＲＧＢ光源５０３の赤、緑、及び青の各ＬＥＤの発光の強さを決定するパラメータが割り当てられており、最初の記憶領域には、数値の‘２５５’が格納されている。また、２番目と３番目の記憶領域には、‘０’が格納されている。この組合せにより、移動ロボット１１０の発光部２２０を赤に発光させる設定になっている。なお、最初から３番目までの記憶領域には、それぞれ０以上２５５以下の数値を設定することができ、この３個の数値を変更することにより、移動ロボット１１０の発光部２２０の発光の色を変化させることができる。なお、赤、緑、及び青の各ＬＥＤの発光の強さを設定する数値の範囲を任意に決めてもよいことは、もちろんである。例えば、赤、緑、及び青のそれぞれの設定値を０以上３以下の範囲にする場合、設定値の組合せによって、６４種類の色を調整して発光させることができる。４番目の記憶領域には、発光状態を決定するパラメータが割り当てられている。この記憶領域に‘０’を設定すると発光は点灯状態になり、一方、‘１’を設定すると発光は点滅状態になる。図５（ｄ）では、‘１’が設定されているため、発光は点滅状態になる。５番目の記憶領域には、発光の点滅間隔を決定するパラメータが割り当てられており、例えば０．１秒単位の設定が可能になっている。この記憶領域に数値の‘５’を設定すると、発光は０．５秒間隔で点滅する。図５（ｄ）では、‘１０’が設定されているため、発光は１秒間隔で点滅する。このコマンド情報では、６番目から１０番目までの記憶領域に、パラメータが割り当てられていない。このため、任意の数値が格納されており、図５（ｄ）では、６番目から１０番目までの記憶領域に‘０’が格納されている。
図５（ｅ）は、コマンド・パネル１２１ｉに記録されているコマンド情報に対応する移動ロボット動作パラメータ６００の内容の一例を示している。このコマンド情報は、移動ロボット１１０にイヌの鳴き声を再生させるものである。最初の記憶領域には、移動ロボット側スピーカ５０８から再生される音量を決定するパラメータが割り当てられており、数値の‘６５’が格納されている。このパラメータを書き換えることにより、再生される音量を変化させることができる。パラメータの設定範囲は、０以上２５５以下であり、０に設定すると音量が最も小さく、２５５に設定すると音量が最も大きくなる。‘６５’は、最大音量の２５パーセント程度の設定であることを示している。２番目の記憶領域には、再生される音の高さを決定するパラメータが割り当てられており、数値の‘１３０’が格納されている。このパラメータを書き換えることにより、再生される音の高さを変化させることができる。パラメータの設定範囲は、０以上２５５以下であり、０に設定すると音の高さが最も低く、２５５に設定すると音の高さが最も高くなる。‘１３０’は、普通の音の高さよりもわずかに高めの音で再生される設定であることを示している。このコマンド情報では、３番目から１０番目までの記憶領域に、パラメータが割り当てられていない。このため、任意の数値が格納されており、図５（ｅ）では、３番目から１０番目までの記憶領域に‘０’が格納されている。
次に、タブレットコンピュータ１３０から移動ロボット動作パラメータ６００を書き換える操作について説明する。
図１４は、学習者が、タブレットコンピュータ１３０を操作して、移動ロボット１１０の動作パラメータ用ＲＯＭ５１１に記憶されている移動ロボット動作パラメータ６００を書き換えて記憶させる際に、タッチパネル付き液晶画面７０１に表示される画像の概念図を示している。
図１４には、一例として、コマンド・パネル１２１ｉに記録されているコマンド情報に対する移動ロボット動作パラメータ６００を書き換えて記憶させる画面が表示されており、これを参考にして説明する。なお、このコマンド情報は、移動ロボット１１０にイヌの鳴き声を再生させるものである。
まず、タブレットコンピュータ１３０に保存されている専用のアプリケーションソフトを起動して、移動ロボット１１０との間で通信ができる状態にする。
続いて、タブレットコンピュータ１３０は、コマンド・パネル１２１ｉに記録されているコマンド情報に対する移動ロボット動作パラメータ６００を移動ロボット１１０から読み出して、読み出した移動ロボット動作パラメータ６００をタッチパネル付き液晶画面７０１に表示する。
タブレットコンピュータ１３０が、移動ロボット１１０から移動ロボット動作パラメータ６００を読み出すには、移動ロボット１１０に向けて、移動ロボット動作パラメータ６００を読み出す命令を送信する。この命令を受信した移動ロボット１１０の移動ロボット側制御部５０１は、動作パラメータ用ＲＯＭ５１１から該当するコマンド情報の移動ロボット動作パラメータ６００の設定値を読み出して、その内容をタブレットコンピュータ１３０に向けて送信する。
移動ロボット１１０からタブレットコンピュータ１３０に向けて送信される移動ロボット動作パラメータ６００の設定値を含む通信のデータ構造は、上述した図８（ｂ）とほぼ同様であり、通信のデータ構造の最初の領域には、コマンド情報であることを示すデータが格納されており、２番目の領域には、コマンド情報を特定するデータが格納されている。また、通信のデータ構造の３番目以降の領域には、移動ロボット動作パラメータ６００に設定されている数値が先頭から順次格納されている。すなわち、通信のデータ構造の３番目の領域には、図５（ａ）に示した移動ロボット動作パラメータ６００の最初の領域に設定されているパラメータが格納され、通信のデータ構造の４番目の領域には、図５（ａ）に示した移動ロボット動作パラメータ６００の２番目の領域に設定されているパラメータが格納される。通信のデータ構造の５番目以降の領域にも、順次、図５（ａ）に示した移動ロボット動作パラメータ６００の３番目以降の領域に設定されているパラメータが格納される。そして、通信のデータ構造の最後の領域には、チェックサムが格納されている。
移動ロボット１１０にイヌの鳴き声を再生させるコマンド情報に対しては、通信のデータ構造の３番目の領域に、移動ロボット側スピーカ５０８から再生される音量を決定するパラメータが格納されており、４番目の領域には、再生される音の高さを決定するパラメータが格納されている。タブレットコンピュータ１３０が受信した通信データについて、タブレット側制御部８０１が解析を行うことで、３番目と４番目の領域から、移動ロボット側スピーカ５０８から再生される音量を決定するパラメータに設定されている数値と、再生される音の高さを決定するパラメータに設定されている数値を取得することができる。
このように、タブレット側制御部８０１は、その時点で設定されている移動ロボット動作パラメータ６００を読み出すことができる。
図１４には、イヌの鳴き声を再生させるコマンド情報であることを示すため、画面の右上部に「いぬのパネルせってい」と表示されている。また、その下に「おとのおおきさ」と表示されており、再生される音量を決定するパラメータの設定値が白抜きプロットの位置として表示されている。さらに、その下に「おとのたかさ」と表示されており、再生される音の高さを決定するパラメータの設置値が白抜きプロットの位置として表示されている。
次に、学習者は、タッチパネル付き液晶画面７０１を操作して、新たに設定しようとする移動ロボット動作パラメータ６００を入力する。具体的には、タッチパネル付き液晶画面７０１に指を接触させて、タップすることにより、設定しようとする位置に白抜きプロットの位置を移動させる。その後、図１４の画面右下部に表示されている「クミータにおくる」という表示部分に指を接触させて、タップすることにより、書換用パラメータが、移動ロボット１１０に向けて送信される。なお、移動ロボット１１０は、ＫＵＭＩＩＴＡ（登録商標）の日本語表記であるクミータと名付けられているため、タッチパネル付き液晶画面７０１の画面表示には、クミータの文字が含まれている。ここで、書換用パラメータとは、移動ロボット動作パラメータ６００を書き換えて動作パラメータ用ＲＯＭ５１１に記憶させる移動ロボット１１０の動作の内容を規定するパラメータのことをいう。
書換用パラメータが移動ロボット１１０に向けて送信される際の通信のデータ構造は、図８（ｃ）に示されるような構造になっている。
この通信のデータ構造は、１３個の連続するデータ配列として構成されている。最初の領域には、書換用パラメータであることを示すデータが格納されており、２番目の領域には、移動ロボット動作パラメータ６００を書き換える対象となるコマンド情報を示すデータが格納されている。３番目から１２番目までの領域には、書き換えるパラメータの数値が格納されており、図５（ａ）に示した構造の移動ロボット動作パラメータ６００に設定される数値が先頭から順次格納されている。すなわち、通信のデータ構造の３番目の領域には、図５（ａ）に示した移動ロボット動作パラメータ６００の最初の領域に設定されるパラメータが格納されており、通信のデータ構造の４番目の領域には、図５（ａ）に示した移動ロボット動作パラメータ６００の２番目の領域に設定されるパラメータが格納されている。通信のデータ構造の５番目以降の領域にも、順次、図５（ａ）に示した移動ロボット動作パラメータ６００の３番目以降の領域に設定されるパラメータが格納されている。そして、通信のデータ構造の最後の領域には、チェックサムが格納されている。
図１４に示す場合には、最初の領域に、書換用パラメータであることを示すデータが格納されており、２番目の領域には、移動ロボット動作パラメータ６００を書き換える対象となるイヌの鳴き声を再生させるコマンド情報を示すデータが格納されている。３番目の領域には、移動ロボット側スピーカ５０８から再生される音量を決定するパラメータの設定値が格納されており、４番目の領域には、再生される音の高さを決定するパラメータの設定値が格納されている。５番目から１２番目までの領域には、任意の数値が格納されるが、ここでは‘０’が格納されている。１３番目の領域は、チェックサムが格納されている。
移動ロボット１１０が受信した通信データについて、移動ロボット側制御部５０１が解析を行うことで、最初の領域から、書換用パラメータであることを検出して、２番目の領域から、イヌの鳴き声を再生させるコマンド情報であることを検出する。そして、３番目と４番目の領域から、移動ロボット側スピーカ５０８から再生される音量を決定するパラメータの設定値と、再生される音の高さを決定するパラメータの設定値を取得する。このように、移動ロボット側制御部５０１は、学習者が新たに設定しようとしてタッチパネル付き液晶画面７０１に入力した移動ロボット動作パラメータ６００を書き換える内容について取得することができる。その後、移動ロボット側制御部５０１は、イヌの鳴き声を再生させるコマンド情報に対する移動ロボット動作パラメータ６００の最初と２番目の領域を書き換えて、動作パラメータ用ＲＯＭ５１１に記憶させる。上述のように動作パラメータ用ＲＯＭ５１１は、不揮発性メモリであるため、移動ロボット１１０の電源を切ってもそのデータが保存され、再度、電源を投入するときにも、書き換えた移動ロボット動作パラメータ６００の内容で移動ロボット１１０が動作する。
なお、移動ロボット動作パラメータ６００の読み出しや書き換えが実行されている間にも、移動ロボット１１０は、コマンド・パネル１２１に記録されているコマンド情報を読み取り、読み取られるコマンド情報に基づいて動作を行い、さらに、読み取られるコマンド情報をタブレットコンピュータ１３０に送信することを並行して実行していることも想定される。この場合には、タブレットコンピュータ１３０から送信される命令に対して行う移動ロボット１１０の応答の方が、優先して実行されるようになっている。そして、タブレットコンピュータ１３０からの命令に対する応答が完了した後、移動ロボット１１０は、コマンド・パネル１２１に記録されているコマンド情報を読み取り、読み取られるコマンド情報に基づいて動作を行い、さらに、読み取られるコマンド情報をタブレットコンピュータ１３０に送信するという元の動きに戻り、その動きが継続して実行される。タブレットコンピュータ１３０からの命令に対する移動ロボット１１０の応答は、一種の割り込み処理のような動きをするように、移動ロボット側制御部５０１が移動ロボット１１０の動きを制御している。
学習者は、タブレットコンピュータ１３０への入力作業を通じて、タブレットコンピュータ１３０の操作方法を学習することができる。また、学習者は、移動ロボット動作パラメータ６００を書き換えることで、それに基づいて移動ロボット１１０の動作の内容が変化することを確認でき、移動ロボット１１０の動作自体が決定されるプログラム部分と、移動ロボット１１０の動作の内容が決定されるパラメータ部分の機能の違いを、学習体験を通して、認識することができる。
学習者が、移動ロボット１１０の動作パラメータ用ＲＯＭ５１１に記憶されている移動ロボット動作パラメータ６００を書き換えるアプリケーションの応用として、学習者のオリジナルのコマンド・パネル１２１であるオリジナルパネル１２１ｚを作成することができる。
次に、オリジナルパネル１２１ｚの作成について説明する。
まず、透明フィルムシートに移動ロボット１１０の光学読取モジュール２４０で読み取り可能な二次元のドットパターンを印刷する。この二次元のドットパターンからは、コマンド情報が検出できるようになっている。ただし、このコマンド情報は、透明フィルムシートに印刷されていることを検出できるものであり、すでに存在するコマンド・パネル１２１に記録されているコマンド情報と異なっている。また、移動ロボット側制御部５０１及びタブレット側制御部８０１が透明フィルムシートに印刷されているコマンド情報を識別できるように、あらかじめ移動ロボット側制御部用ＲＯＭ（フラッシュメモリ）５２１及びタブレット側制御部用ＲＯＭ（フラッシュメモリ）８２１にこのコマンド情報が記録されている。
学習者は、コマンド・パネル１２１の寸法と同程度のパネルを用意して、その表面に自ら絵を描くなどして絵柄をデザインして、その上に二次元のドットパターンが印刷されているこの透明フィルムシートを被せる。このようにしてオリジナルパネル１２１ｚのハードウェアが学習者によって作成される。
続いて、学習者は、このオリジナルパネル１２１ｚのコマンド情報に基づく移動ロボット１１０の動作の内容を設定する。
オリジナルパネル１２１ｚのコマンド情報に対応する移動ロボット動作パラメータ６００は、あらかじめ動作パラメータ用ＲＯＭ５１１に記憶領域が確保されており、移動ロボット動作パラメータ６００の各記憶領域に割り当てられているパラメータも、例えば図５（ｆ）のように決められている。
図５（ｆ）に示すように、最初の記憶領域には、移動ロボット１１０の移動の速さを決定するパラメータが割り当てられている。パラメータの設定範囲は、０以上２５５以下であり、０が最も遅く、２５５が最も速い速さを表している。２番目の記憶領域には、移動ロボット１１０の回転回数を決定するパラメータが割り当てられている。パラメータの設定範囲は、０以上２５５以下であり、０に設定すると移動ロボット１１０は回転をせず、２５５に設定すると移動ロボット１１０は２５５回回転する。３番目から５番目までの記憶領域は、それぞれ、ＲＧＢ光源５０３の赤、緑、及び青の各ＬＥＤの発光の強さを決定するパラメータが割り当てられており、それぞれ、０以上２５５以下の数値を設定することができる。この３個の数値を変更することにより、移動ロボット１１０の発光部２２０の発光の色を調整して変化させることができる。６番目の記憶領域には、移動ロボット１１０の発光部２２０の発光状態を決定するパラメータが割り当てられている。この記憶領域に‘０’を設定すると発光は点灯状態になり、一方、‘１’を設定すると発光は点滅状態になる。７番目の記憶領域には、発光の点滅間隔を決定するパラメータが割り当てられている。例えば０．１秒単位の設定が可能になっており、この記憶領域に数値の‘５’を設定すると、発光は０．５秒間隔で点滅する。なお、８番目から１０番目までの記憶領域には、パラメータが割り当てられていない。このため、任意の数値が格納されるが、図５（ｆ）の８番目から１０番目までの記憶領域には、‘０’が格納されている。
次に、タブレットコンピュータ１３０からオリジナルパネル１２１ｚのコマンド情報に対する移動ロボット動作パラメータ６００を設定する操作について説明する。
図１５には、学習者が、オリジナルパネル１２１ｚのコマンド情報に対する移動ロボット動作パラメータ６００を設定する際の、タッチパネル付き液晶画面７０１に表示される画像の概念図が示されている。
まず、タブレットコンピュータ１３０に保存されている専用のアプリケーションソフトを起動して、移動ロボット１１０との間で通信ができる状態にする。
図１５に示すようにオリジナルパネル１２１ｚのコマンド情報に対する設定であることを学習者に認識できるようにするため、画面の右上部に「なんでもパネルのせってい」と表示されている。その下に「はやさ」と表示されており、移動ロボット１１０の移動の速さを決定するパラメータの設定値が白抜きプロットの位置として表示されている。また、その下に「かいてん」と「かいてんかいすう」と表示されており、移動ロボット１１０の回転回数を決定するパラメータの設定値がスイッチの位置と数値によって表示されている。「かいてん」のスイッチが、右側の位置にあるときは、移動ロボット１１０が回転して、左側の位置にあるときは回転しない設定になる。「かいてん」のスイッチが左側にある場合には、移動ロボット１１０の回転回数を決定するパラメータに‘０’が設定される。一方、「かいてん」のスイッチが右側にある場合には、移動ロボット１１０の回転回数を決定するパラメータに「かいてんかいすう」に表示されている数値が設定される。さらに、その下に「ひかりのいろ」と表示されており、ＲＧＢ光源５０３の赤、緑、及び青の各ＬＥＤの発光の強さを決定するパラメータの設定値が３個の白抜きプロットの位置として表示されている。またさらに、その下に「てんめつ」と表示されており、移動ロボット１１０の発光部２２０の発光状態を決定するパラメータ及び発光の点滅間隔を決定するパラメータの設定値が白抜きプロットの位置として表示されている。「てんめつ」の白抜きプロットの位置が最も左側の「ゆっくり」の位置に設定される場合、発光は点灯するものとして、発光状態を決定するパラメータに、点灯状態を示す‘０’が設定される。それ以外の場合には、発光状態を決定するパラメータには、点滅状態を示す‘１’が設定されるとともに、「てんめつ」の白抜きプロットの位置に対応する数値が、発光の点滅間隔を決定するパラメータに設定される。
学習者は、タッチパネル付き液晶画面７０１を操作して、図１５に示す各パラメータの設定値を入力し、その後に「クミータにおくる」（図示せず）という表示部分を指で接触して、タップする。こうすることにより、書換用パラメータが、タブレットコンピュータ１３０から移動ロボット１１０に向けて送信される。
タブレットコンピュータ１３０から送信されて移動ロボット１１０が受信する通信データについて、移動ロボット側制御部５０１が解析を行うことで、オリジナルパネル１２１ｚのコマンド情報に対する移動ロボット動作パラメータ６００の各設定値が取得される。移動ロボット側制御部５０１は、取得した移動ロボット動作パラメータ６００を、動作パラメータ用ＲＯＭ５１１に記憶させることで、オリジナルパネル１２１ｚのコマンド情報に対する移動ロボット動作パラメータ６００の設定がされる。上述のように動作パラメータ用ＲＯＭ５１１は、不揮発性メモリであるため、移動ロボット１１０の電源を切ってもそのデータが保存されて、再度、電源を投入するときにも、書き換えた移動ロボット動作パラメータ６００の内容で移動ロボット１１０が動作する。
以上のように、学習者は、自らオリジナルパネル１２１ｚを作成して、移動ロボット１１０の動作の内容を設定することができる。
学習者は、図１５に示される「かいてん」と「かいてんかいすう」に対する入力により、移動ロボット１１０に回転させるか、させないかを設定することができ、移動ロボット１１０の回転回数を決定するパラメータにゼロを設定することで、移動ロボット１１０にその動作自体をさせないように操作することができる。このようにして、ゼロという概念を学習することができる。
また、学習者は、この学習玩具１００を用いて、楽しみながらプログラミングの学習をすることができる。学習者が複数の異なるコマンド・パネル１２１を並べて、その上を自走する移動ロボット１１０に所望の動作をさせることが、どのようにプログラミングの学習につながるのかは、次のように対応関係がある。
学習者が移動ロボット１１０をどのように動作させようかと考えることは、プログラミング設計に相当する。そして、コマンド・パネル１２１の配置作業をすることは、プログラミングの実装に相当する。続いて、移動ロボット１１０にコマンド・パネル１２１の上を自走させて、動作を実行させることは、プログラムの実行に相当する。移動ロボット１１０に動作をさせた結果、不具合があれば、コマンド・パネル１２１の選択や配置位置を変更する必要が生ずるが、この作業は、プログラムのデバッグ作業に相当する。
学習者の具体的な学習行為は次のようになる。
まず、学習者は、移動ロボット１１０にどのような動作をさせるかを考える（プログラミング設計）。移動ロボット１１０にさせる動作を決定した後、学習者は、コマンド・パネル１２１に描かれた絵柄から移動ロボット１１０の動作を想像して、最適なコマンド・パネル１２１を選択し、そのコマンド・パネル１２１を最適な位置、最適な向きに配置していく（プログラミングの実装）。学習者がコマンド・パネル１２１の配置を完成させた後、実際に、移動ロボット１１０に動作をさせて、自ら設計した移動ロボット１１０の動作と一致するか確認する（プログラムの実行）。移動ロボット１１０の動作が、想定外であれば、学習者は、再度、最適なコマンド・パネル１２１を選択し、そのコマンド・パネル１２１を最適な位置、最適な向きに並べ替えて、移動ロボット１１０が設計通りの動作をするように修正する（プログラムのデバッグ作業）。
この実施の形態１によれば、移動ロボット１１０はコマンド・パネル１２１からコマンド情報を読み取り、そのコマンド情報に基づいて動作をするため、学習者が、コマンド・パネル１２１の種類を選択して、それを配置することによって、移動ロボット１１０に多様な動作をさせることができる。
また、学習者は、移動ロボット１１０の動きを直接観察できるため、幼児等の子供にも視覚を通して動きが理解しやすく、興味を持ってプログラミングの学習をすることができる。一方で、コマンド情報に基づいてタブレットコンピュータ１３０も動作をさせることにより、多様な内容を表現でき、低年齢の子供だけでなくそれ以上の年齢層の子供も興味を持ってこの学習玩具１００でプログラミングを学ぶことができる。
さらに、読み取られるコマンド情報によって、移動ロボット１１０のみが動作する基本的な構成だけでなく、移動ロボット１１０とタブレットコンピュータ１３０との複数の対象が動作するため、プログラミングによる操作の対象が拡大し、高度なプログラミングの学習ができる。この結果、子供の発達段階に応じて、基礎的な内容から高度な内容に至るまで段階的に難易度を変更することができる。また、子供が飽きてしまうことや、子供の成長により、短期間のうちに使われなくなってしまうことを防ぎ、長期間にわたりこの学習玩具１００を使用することができる。さらに、タブレットコンピュータ１３０を支える基礎技術である無線通信や画像処理等について、学習体験を通じて、どのようなものか認識することができ、プログラミングの際に必要となる基礎知識を養うことができる。
また、この実施の形態１によれば、タブレットコンピュータ１３０は、二次元ＣＭＯＳエリアセンサ８０８で撮影される画像をタッチパネル付き液晶画面７０１に表示するとともに、その画像を画像処理することにより、移動ロボット１１０の背景の部分にあらかじめタブレットコンピュータ１３０に記憶されている画像を表示する。これは、拡張現実（ＡＲ）と呼ばれる技術であり、学習者は、学習体験を通して、拡張現実（ＡＲ）という技術がどのようなものかを認識することができる。また、拡張現実（ＡＲ）を実現する画像処理の過程を、タッチパネル付き液晶画面７０１に表示することもでき、学習者は、どのように画像の処理が行われていくのかを学習することができる。
さらに、この実施の形態１によれば、学習者は、タブレットコンピュータ１３０を操作して、移動ロボット１１０の動作の内容を変更することができる。学習者は、タブレットコンピュータ１３０の操作方法を学習することができるとともに、プログラムとパラメータの役割の違いについて、学習体験を通して、認識することができる。さらに、学習者は、移動ロボット動作パラメータ６００にゼロを設定することで、移動ロボット１１０にその動作自体をさせないように操作することができ、ゼロという概念を学習することができる。
またさらに、この実施の形態１によれば、学習者は、タブレットコンピュータ１３０を操作して、移動ロボット１１０の動作を操作することができる。学習者は、コマンド・パネル１２１からのみでなく、タブレットコンピュータ１３０からも操作を行えるようになり、複数の異なる入力経路から１個の出力対象である移動ロボット１１０が操作可能であることを学習できる。
さらにまた、この実施の形態１によれば、タブレットコンピュータ１３０は、複数のコマンド情報に基づいて画像を表示したり、または、音声を発生したりする。複数のコマンド情報の種類やその組合せに基づいて表示される画像や発生させる音声の再生データを多数、保持させておくことができ、コマンド・パネル１２１の種類や順序により、画像や音声を様々に変化させることができる。このため、学習者は、飽きることなく学習を続けることができる。また、１個のコマンド情報だけでなく複数のコマンド情報に基づいて、タブレットコンピュータ１３０が動作するため、学習者は、複数のコマンド・パネル１２１の種類や組合せを考慮する必要が生じ、高度なプログラミングの学習をすることができる。
また、この実施の形態１によれば、移動ロボット１１０は、複数台数購入することができ、学習者は、複数の移動ロボット１１０を使用した学習ができる。
さらに、この実施の形態１によれば、コマンド・パネル１２１は、記録されるコマンド情報の種類を増加させることができるため、多様な動作を移動ロボット１１０に行わせることができる。この結果、多様で高度なプログラミングの学習をすることができる。また、コマンド・パネル１２１の種類を選択することで、プログラミングの難易度を段階的に調節することができる。このため、学習者の発達段階に応じたプログラミングの学習が可能になる。さらに、コマンド・パネル１２１単体で、販売できるため、学習者は、必要に応じて、コマンド・パネル１２１を買い足すことができる。
またさらに、この実施の形態１によれば、学習者は、学習体験を通して、タブレットコンピュータ１３０の操作方法を学習することができる。また、学習者は、専用品として開発製造されたタブレットコンピュータ１３０だけでなく、市販のタブレットコンピュータ１３０を使用することができるため、低価格でプログラミングの学習をすることが可能になる。
［発明の実施の形態２］
この発明の実施の形態２について、図１６〜図１８を用いて説明する。
この発明の実施の形態２に使用される移動ロボット１１０及びタブレットコンピュータ１３０は、実施の形態１のものと同様である。
この発明の実施の形態２による対戦ゲームの概要は、次のようになる。
図１６は、２台の移動ロボット１１０による対戦ゲームが実行されている様子を概略的に示す平面図である。コマンド・シート１２５の上に乗っている２台の移動ロボット１１０と、２台のタブレットコンピュータ１３０から構成されている。一組が移動ロボット１１０ａとタブレットコンピュータ１３０ａの組合せであり、もう一組が、移動ロボット１１０ｂとタブレットコンピュータ１３０ｂの組合せである。
コマンド・シート１２５は７行７列の格子状に区分されており、移動ロボット１１０は、これらの格子点上を移動することができるようになっている。この発明の実施の形態２では、移動ロボット１１０は、各格子点上で停止してタブレットコンピュータ１３０から送信されてくる動作指示情報を受け付ける状態になるようになっている。学習者が、タブレットコンピュータ１３０のタッチパネル付き液晶画面７０１に仮想パネル１２２を入力することにより、動作指示情報がタブレットコンピュータ１３０から移動ロボット１１０に向けて送信されて、移動ロボット１１０がコマンド・シート１２５上の格子点の前後方向または左右方向に１個分進むようになっている。移動ロボット１１０が格子点の１個分進むと、再び停止して、タブレットコンピュータ１３０から送信されてくる動作指示情報を受け付ける状態になる。
対戦ゲームでは、例えば、まず、２台の移動ロボット１１０が、コマンド・シート１２５の対角位置である図１６に示したコマンド・シート１２５上の格子点領域１２６ａと格子点領域１２６ｄに初期位置として配置される。すなわち、一方の学習者が操作する移動ロボット１１０ａが格子点を中心とする格子点領域１２６ｄに配置されて、もう一方の学習者が操作する移動ロボット１１０ｂが格子点領域１２６ａに配置される。
対戦ゲームが開始されると、二人の学習者が交互にそれぞれのタブレットコンピュータ１３０に仮想パネル１２２を入力して、それぞれの移動ロボット１１０が格子点上を１個ずつ進むよう操作される。そして、移動ロボット１１０がコマンド・シート１２５の中心位置でありゴールと印刷されている格子点領域１２６ｅに最初に到達した学習者が勝者となる。なお、ゴール位置は、コマンド・シート１２５の中心位置に限られるものではなく、例えば、相手方の初期位置に最初に到達した学習者が勝者になるような規則にしてもよい。
学習者は、タブレットコンピュータ１３０に表示されるコマンド・シート１２５上の位置と一対一に対応する仮想パネル１２２の入力可能領域を見ながらタブレットコンピュータ１３０を操作する。また、タブレットコンピュータ１３０に表示される仮想パネル１２２の入力可能領域には、それまでに自ら入力した全ての仮想パネル１２２と自らが操作する移動ロボット１１０の現在位置が重ねて表示される。さらに、これに加えて、それまでに相手方が入力した全ての仮想パネル１２２と相手方が操作する移動ロボット１１０の現在位置も重ねて表示される。学習者は、自らのタブレットコンピュータ１３０のタッチパネル付き液晶画面７０１を観察することにより、それまでの対戦ゲームの履歴を把握することができるようになっている。
また、タッチパネル付き液晶画面７０１には、学習者、自らの残りの仮想パネル１２２の種類と数を表示するとともに、相手方の残りの仮想パネル１２２の種類と数を表示するようにしてもよい。こうすることにより、学習者は、自らの残りの仮想パネル１２２と相手方の残りの仮想パネル１２２を比較して、相手方の戦略を考えながら、対戦ゲームを進めて、ゴールを目指すことができる。
学習者は、自らが操作する移動ロボット１１０がその時点で存在するコマンド・シート１２５上の位置と一対一に対応する仮想パネル１２２の入力可能領域の位置に仮想パネル１２２を入力することができる。入力可能領域のこの位置に仮想パネル１２２を入力することにより、移動ロボット１１０を隣の格子点に１個分進めることができる。または、学習者のもう一つの選択として、学習者は、自らが操作する移動ロボット１１０がその時点で存在しない位置に仮想パネル１２２を入力することもできる。このような位置に仮想パネル１２２を入力すると、自らが操作する移動ロボット１１０は停止したままで格子点を進めることはできない。しかし、移動ロボット１１０を進める代わりに、相手側の移動ロボット１１０の進行を妨害するように仮想パネル１２２を入力することができる。学習者は、このような選択をして、順次、仮想パネル１２２を入力していく。
次に、仮想パネルについて説明する。
図１７には、一例となる仮想パネル１２２の絵柄の画像が示されている。これらの仮想パネル１２２は、この発明の実施の形態２の対戦ゲームで使用されるものである。
仮想パネル１２２は、タッチパネル付き液晶画面７０１に表示される仮想パネル１２２の入力可能領域に座標と方向を指定して入力される。
図１７の左上に示されている仮想パネル１２２ａは、移動ロボット１１０の対戦ゲームの開始位置に入力される。移動ロボット１１０は、この仮想パネル１２２ａが入力される仮想パネル１２２の入力可能領域の位置と、一対一に対応するコマンド・シート１２５上の位置に配置されて対戦ゲームが開始される。
仮想パネル１２２ｂは、対戦ゲームの中で山をイメージした障害物を表現して、移動ロボット１１０の進行方向を制限するように機能する。この仮想パネル１２２ｂは、山の絵柄の画像で表現されており、学習者が認識できるようになっている。この仮想パネル１２２ｂが入力される位置と、一対一に対応するコマンド・シート１２５上の位置の１個手前の格子点領域では、移動ロボット１１０は、そのまま直進できず、右向きに進まなければならないという規則になっている。
仮想パネル１２２ｃは、対戦ゲームの中で崖をイメージした障害物を表現して、移動ロボット１１０の進行方向を制限するように機能する。この仮想パネル１２２ｃは、崖の絵柄の画像で表現されており、学習者が認識できるようになっている。この仮想パネル１２２ｃが入力される位置と、一対一に対応するコマンド・シート１２５上の位置の１個手前の格子点領域では、移動ロボット１１０は、そのまま直進できず、左向きに進まなければならないという規則になっている。
仮想パネル１２２ｄは、対戦ゲームの中で川をイメージした障害物を表現して、移動ロボット１１０の進行方向を制限するように機能する。この仮想パネル１２２ｄは、川の絵柄の画像で表現されており、学習者が認識できるようになっている。この仮想パネル１２２ｄが入力される位置と、一対一に対応するコマンド・シート１２５上の位置の１個手前の格子点領域では、移動ロボット１１０は、そのまま直進できず、右向き、または、左向きに進まなければならないという規則になっている。ただし、次に示す橋をイメージした仮想パネル１２２ｅをこの仮想パネル１２２ｄの手前に入力することにより、移動ロボット１１０は、この仮想パネル１２２ｄによる制限を受けずに直進して通過することができるという規則になっている。
仮想パネル１２２ｅは、対戦ゲームの中で橋をイメージして、障害物を通過できる構造物を表現している。この仮想パネル１２２ｅは、橋の絵柄の画像で表現されており、学習者が認識できるようになっている。上述した川を表現する仮想パネル１２２ｄの手前にこの仮想パネル１２２ｅを入力することで、移動ロボット１１０は、川を表現する仮想パネル１２２ｄによる制限を受けずに直進して通過することができるという規則になっている。
仮想パネル１２２ｆは、対戦ゲームの中で一時停止をイメージした標識を表現して、タブレットコンピュータ１３０への仮想パネル１２２の入力を一回休みとするように機能する。この仮想パネル１２２ｆは、一時停止の標識の絵柄の画像で表現されており、学習者が認識できるようになっている。この仮想パネル１２２ｆが入力される位置と、一対一に対応するコマンド・シート１２５上の位置の１個手前の格子点領域に移動ロボット１１０が達すると、学習者は、タブレットコンピュータ１３０への仮想パネル１２２の入力を一回スキップされるという規則になっている。
仮想パネル１２２ｇは、対戦ゲームの中で進入禁止をイメージした標識を表現して、移動ロボット１１０の進行方向を制限するように機能する。この仮想パネル１２２ｇは、進入禁止の標識の絵柄の画像で表現されており、学習者が認識できるようになっている。この仮想パネル１２２ｇが入力される位置と、一対一に対応するコマンド・シート１２５上の位置の１個手前の格子点領域では、移動ロボット１１０は、そのまま直進できず、右向き、または、左向きに進まなければならないという規則になっている。
仮想パネル１２２ｈは、移動ロボット１１０に矢印の方向に進行させて、この仮想パネル１２２ｈの直後の１枚の仮想パネル１２２を無視してスキップする動作をさせる動作指示情報を含んでいる。この仮想パネル１２２ｈを表示する絵柄の画像は、矢印の図とスキップされる仮想パネル１２２を破線で表現した図が組み合わされている構成になっている。
この仮想パネル１２２ｈの使用方法としては、例えば、山をイメージした障害物を表現している仮想パネル１２２ｂが、移動ロボット１１０の１個手前の格子点領域に対応する仮想パネル１２２の入力可能領域の位置に入力されているときに、この仮想パネル１２２ｈを選択して入力することができる。この仮想パネル１２２ｈを入力することにより、移動ロボット１１０は、山を表現している仮想パネル１２２ｂをスキップして、乗り越えることができる。このため、移動ロボット１１０は、この仮想パネル１２２ｈの絵柄の画像が示す矢印の方向に山を表現している仮想パネル１２２ｂを乗り越えて、直進することができる。
一方、この仮想パネル１２２ｈによってスキップした後の位置が仮想パネル１２２の入力可能領域の領域外になる場合には、対戦ゲームが終了するようになっている。そして、タブレットコンピュータ１３０にこの仮想パネル１２２ｈを入力した学習者が敗者になるという規則になっている。
仮想パネル１２２ｉは、移動ロボット１１０に矢印の方向に進行させて、この仮想パネル１２２ｉの直後の２枚の仮想パネル１２２を無視してスキップする動作をさせる動作指示情報を含んでいる。
この仮想パネル１２２ｉに記録されている動作指示情報に基づく移動ロボット１１０の動作は、上述した仮想パネル１２２ｈに基づく移動ロボット１１０の動作とほぼ同じであるが、スキップさせる仮想パネル１２２の枚数が２枚であることが相違点である。
対戦ゲーム用に移動ロボット１１０の移動の方向に様々な制限を課す仮想パネル１２２を用意することにより、学習者は、その制限を回避するようにタブレットコンピュータ１３０に仮想パネル１２２を入力して移動ロボット１１０を操作する必要が生ずる。この結果、対戦ゲームの内容が複雑化するため、学習者は楽しみながら学習を続けることができる。
なお、図９及び図１０に示したコマンド・パネル１２１に印刷されている絵柄と同様の絵柄の画像を表示する仮想パネル１２２も用意されている。絵柄が同様となるコマンド・パネル１２１と仮想パネル１２２について、コマンド・パネル１２１に記録されているコマンド情報に基づいて行われる移動ロボット１１０の動作と、仮想パネル１２２に一対一で対応する動作指示情報に基づいて行われる移動ロボット１１０の動作は、一致するようになっている。すなわち、コマンド・パネル１２１と仮想パネル１２２の絵柄が同じであれば移動ロボット１１０の動作が同じになるようになっている。
また、図１７に示した仮想パネル１２２ａから仮想パネル１２２ｉまでの絵柄の画像を絵柄として印刷されるコマンド・パネル１２１を用意してもよい。
次に、対戦ゲームに使用されるコマンド・シート１２５について説明する。
コマンド・シート１２５は、素材がビニールシートで作成されており、正方形状の１枚のシートであり、床に広げて使用される。コマンド・シート１２５は、柔軟な素材で作成されているため、折り畳むことができ、小スペースで収納することができる。なお、コマンド・シート１２５の素材は、ビニールシートに限らず、布、紙、ゴムなどその他の素材を使用してもよい。ただし、子供が使用するため、安全な素材を使用することが望ましい。
また、コマンド・シート１２５の形状も、正方形状に限らず、長方形状などその他の形状でもよい。さらに、コマンド・シート１２５を１枚の大きなシートとせず、小さなシートを複数枚用意して、その小さなシートを１枚の大きなシートに貼り付けてもよいし、その小さなシートを床に貼り付けるようにしてもよい。対戦ゲームに使用されるコマンド・シート１２５は、複数枚の小さなコマンド・シート１２５を隙間なく敷き詰めて平面状に配置して１枚の大きなコマンド・シート１２５を構成しているのと同じ構成になっている。
図１６に示したコマンド・シート１２５の大きさは、コマンド・パネル１２１の１枚の寸法に相当する大きさを基準にして、行方向に７枚分、列方向に７枚分配置された平面領域と同じ範囲の大きさになっている。７行７列の範囲のコマンド・シート１２５の大きさの他に、１３行１３列の範囲や２１行２１列の範囲のコマンド・シート１２５の大きさも用意されている。ただし、コマンド・シート１２５の大きさは、任意であり、これ以外の大きさで構成してもよい。
また、コマンド・シート１２５の表面には、コマンド・パネル１２１の１枚分に相当する大きさを基準にして、行方向に７枚分、列方向に７枚分に区切られていることが、学習者に目視により認識できるように、コマンド・パネル１２１の１枚分に相当する大きさの中心位置に十字線マーク１２７が印刷されている。この十字線マーク１２７を格子点の位置として目印にすることで、学習者は、コマンド・パネル１２１の１枚分に相当する大きさの区切りの中心位置を認識し、１行１列から７行７列までの格子点の位置を識別することができる。
さらに、コマンド・シート１２５の四隅となるコマンド・パネル１２１の１枚分に相当する格子点を中心とする格子点領域には、着色がされている。このように着色することにより、コマンド・シート１２５の向きが認識できるようになっている。図１６に示したようにコマンド・シート１２５上の１行１列の格子点を中心とする格子点領域１２６ａは黄色に着色されており、１行７列の格子点領域１２６ｂは赤色、７行１列の格子点領域１２６ｃは青色、７行７列の格子点領域１２６ｄは緑色に着色されている。このようにコマンド・シート１２５の四隅となる格子点領域を着色することで、黄色に着色されている格子点領域１２６ａの位置が１行１列であることを基準とすることで、学習者は、コマンド・シート１２５上の向きを認識することができる。
また、コマンド・シート１２５の表面全体には、移動ロボット１１０の光学読取モジュール２４０で読み取り可能な二次元のドットパターンが印刷されている。ただし、上述したように、この二次元のドットパターンは、小さく目立ちにくいように印刷されているため、学習者は、この二次元のドットパターンに注意を引かれることはない。
印刷されている二次元のドットパターンは、図１６に示した十字線マーク１２７を中心とする格子点領域と同様に、コマンド・パネル１２１の１枚分に相当する大きさを基準に、行方向に７枚分、列方向に７枚分の領域に格子状に区切られ、そのコマンド・パネル１２１の１枚分に相当する格子点領域内では、同一のコマンド情報が記録されている。すなわち、移動ロボット１１０がコマンド・シート１２５の表面全体に印刷されている二次元のドットパターンを読み取り、コマンド情報を読み出すことにより、移動ロボット１１０のコマンド・シート１２５上の位置が検出できるようになっている。また、読み取られる二次元のドットパターンからは、コマンド・シート１２５上の位置が検出できるだけでなく、コマンド・シート１２５の向きも検出できるようになっている。このため、コマンド・シート１２５に対して、移動ロボット１１０がどの方向を向いているかを検出できるようになっている。
さらに、移動ロボット１１０に読み取られるコマンド情報は、移動ロボット１１０からタブレットコンピュータ１３０に向けて送信されるため、そのコマンド情報を受信するタブレットコンピュータ１３０も、そのコマンド情報を解析することにより移動ロボット１１０のコマンド・シート１２５上の位置を検出できるようになっている。
なお、コマンド・シート１２５の代わりに、コマンド・シート１２５に記録されている位置の情報を示すコマンド情報と同様のコマンド情報をコマンド・パネル１２１に記録することにより、コマンド・パネル１２１を四角形領域に配置した上を移動ロボット１１０に移動させて、この発明の実施の形態２の対戦ゲームができるように構成してもよい。
次に、この発明の実施の形態２による対戦ゲームについて、詳細に説明する。
ここでは、二人の学習者である甲と乙により、対戦ゲームが行われるものとする。ただし、対戦ゲームは、二人だけでなく、三人以上でも同時に行うことができる。また、タブレットコンピュータ１３０のＷｉ−Ｆｉ通信部８１１を介して、インターネットに接続することにより、遠隔地の学習者が、同時に対戦ゲームを行うことができるようになっている。
甲が操作する移動ロボット１１０とタブレットコンピュータ１３０は、移動ロボット１１０ａとタブレットコンピュータ１３０ａの組合せであり、一方、乙が操作する移動ロボット１１０とタブレットコンピュータ１３０は、移動ロボット１１０ｂとタブレットコンピュータ１３０ｂの組合せである。
対戦ゲームを開始するのにあたり、甲と乙は、それぞれのタブレットコンピュータ１３０にインストールされている対戦ゲーム用のアプリケーションソフトを実行する。そして、コマンド・シート１２５の大きさを選択する。コマンド・シート１２５の大きさは、７行７列、１３行１３列、及び２１行２１列の３種類が用意されている。学習者は、タッチパネル付き液晶画面７０１に入力することにより、この３種類の中から１種類のコマンド・シート１２５の大きさを選択できるようになっている。ただし、これ以外の大きさのコマンド・シート１２５を用意して、設定できるようにしてもよい。ここでは、７行７列のコマンド・シート１２５の大きさが選択されたものとして説明する。
図１８には、対戦ゲームが行われているときのタッチパネル付き液晶画面７０１に表示される画像の一例が示されている。図１８には、複数の仮想パネル１２２が配置されている様子が示されているが、最初は、仮想パネル１２２は表示されず、仮想パネル１２２の入力可能領域のみが表示される。この説明では、７行７列のコマンド・シート１２５の大きさを想定しているため、仮想パネル１２２の入力可能領域としてコマンド・シート１２５の大きさと同じ７行７列の格子点が表示される。仮想パネル１２２の入力可能領域として表示される格子点と、コマンド・シート１２５上に印刷されている十字線マーク１２７により構成される格子点とは、一対一の対応関係がある。すなわち、仮想パネル１２２の入力可能領域として表示される格子点の位置に仮想パネル１２２を入力することは、一対一に対応するコマンド・シート１２５上に印刷されている十字線マーク１２７の位置に仮想パネル１２２を配置することに相当する。また、コマンド・シート１２５上の十字線マーク１２７の位置に移動ロボット１１０が存在しているときには、一対一に対応する仮想パネル１２２の入力可能領域として表示される格子点の位置に移動ロボット１１０を表す画像が表示される。
次に甲と乙は、どちらが先攻で、どちらが後攻になるかを決定する。対戦ゲーム用のアプリケーションソフトでは、複数のタブレットコンピュータ１３０から同時に仮想パネル１２２を入力できないように排他処理が組み込まれている。このため、タッチパネル付き液晶画面７０１に仮想パネル１２２を入力する順番を決定する必要がある。タッチパネル付き液晶画面７０１への仮想パネル１２２の入力は、甲と乙が仮想パネル１２２を１枚ずつ交互に入力していくことになる。ここでは、甲が先攻になったとして説明をする。
続いて、甲と乙は、それぞれの移動ロボット１１０の対戦ゲームの開始位置に仮想パネル１２２ａを入力するとともに、移動ロボット１１０をコマンド・シート１２５上の対戦ゲームの開始位置に配置する。例えば、対戦ゲームの開始位置としては、コマンド・シート１２５の対角位置であるコマンド・シート１２５上の１行１列の格子点領域１２６ａと７行７列の格子点領域１２６ｄに配置される。この場合には、例えば、甲の移動ロボット１１０ａが格子点領域１２６ｄに配置されて、乙の移動ロボット１１０ｂが格子点領域１２６ａに配置されることになる。
以上が対戦ゲームを開始する前の準備であり、これ以降、対戦ゲームが開始される。
先攻の甲がタッチパネル付き液晶画面７０１を操作して、対戦ゲームを開始させると、まず、甲の移動ロボット１１０ａは、コマンド・シート１２５に記録されているコマンド情報を読み取る。そして、甲の移動ロボット１１０ａの移動ロボット側制御部５０１は、移動ロボット側Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュールＩ／Ｆ部５０９を制御することにより、甲のタブレットコンピュータ１３０ａに向けて、読み取ったコマンド情報を送信する。
移動ロボット１１０からタブレットコンピュータ１３０に向けて送信されるデータ構造は、上述した図８（ｂ）と同様である。最初の領域には、コマンド情報であることを示すデータが格納されており、２番目の領域には、読み取られるコマンド情報に対応するデータが格納されている。３番目から１２番目までの領域には、送信すべきデータがないため、任意のデータが格納されるがここではゼロが格納されている。１３番目の領域には、チェックサムが格納されている。
甲のタブレットコンピュータ１３０ａが甲の移動ロボット１１０ａから送信された通信データを受信した後、甲のタブレットコンピュータ１３０ａのタブレット側制御部８０１は、受信データの解析を行う。受信データの最初の領域を解析することで、コマンド情報が送信されてきたことが検出され、２番目の領域を解析することで、コマンド情報の内容が検出される。コマンド・シート１２５に記録されているコマンド情報は、コマンド・シート１２５の７行７列の各格子点領域の位置と一対一に対応しているため、甲のタブレットコンピュータ１３０ａのタブレット側制御部８０１は、甲の移動ロボット１１０ａの現在位置を検出することができる。そして、タブレット側制御部８０１は、タッチパネル付き液晶画面コントローラ８０３を制御することにより、タッチパネル付き液晶画面７０１に甲の移動ロボット１１０ａの現在位置に対応する位置に移動ロボット１１０の画像を表示させる。ここで、甲の移動ロボット１１０ａの現在位置に対応する位置とは、タッチパネル付き液晶画面７０１に表示される仮想パネル１２２の入力可能領域として表示される格子点のうち、甲の移動ロボット１１０ａの現在位置に一対一に対応する格子点の位置のことである。甲は、タッチパネル付き液晶画面７０１に表示される甲の移動ロボット１１０ａの画像の位置を見ることで、甲の移動ロボット１１０ａのコマンド・シート１２５上の現在位置を認識することができる。
さらに、甲のタブレットコンピュータ１３０ａのタブレット側制御部８０１は、Ｗｉ−Ｆｉ通信部８１１を制御して、甲の移動ロボット１１０ａから送信されたコマンド情報を乙のタブレットコンピュータ１３０ｂに向けて送信する。
一方のタブレットコンピュータ１３０から他方のタブレットコンピュータ１３０に向けてコマンド情報が送信されるときのデータ構造の例が、図８（ｅ）に示されている。最初の領域には、コマンド情報であることを示すデータが格納されており、２番目の領域には、読み取られるコマンド情報に対応するデータが格納されている。３番目の領域には、送信元であるタブレットコンピュータ１３０を識別できる数値が格納されている。この通信データを受信したタブレットコンピュータ１３０が、この３番目の領域に格納されている数値を検出することにより、送信元のタブレットコンピュータ１３０を特定することができる。送信元のタブレットコンピュータ１３０が特定できれば、２番目の領域に格納されているコマンド情報の内容を読み取ることで、送信したタブレットコンピュータ１３０と組合せになっている移動ロボット１１０の位置を検出することができる。上述したようにコマンド・シート１２５に記録されているコマンド情報は、コマンド・シート１２５の各格子点領域の位置と一対一に対応しているため、コマンド情報に基づいて移動ロボット１１０の位置を検出できるようになっている。４番目から１２番目までの領域には、送信すべきデータがないため、任意のデータが格納されるがここではゼロが格納されている。１３番目の領域には、チェックサムが格納されている。
乙のタブレットコンピュータ１３０ｂが、甲のタブレットコンピュータ１３０ａから送信されたコマンド情報を含む通信データを受信した後、乙のタブレットコンピュータ１３０ｂのタブレット側制御部８０１は、受信データの解析を行う。受信データの最初の領域を解析することで、コマンド情報が送信されてきたことが検出され、２番目の領域を解析することで、コマンド情報の内容が検出される。上述したようにコマンド・シート１２５に記録されているコマンド情報は、コマンド・シート１２５の７行７列の各格子点領域の位置と一対一に対応しているため、乙のタブレットコンピュータ１３０ｂのタブレット側制御部８０１は、コマンド情報に基づいて移動ロボット１１０の現在位置を検出することができる。そして、３番目の領域から、送信元が甲のタブレットコンピュータ１３０ａであることを検出する。以上の解析の結果から、乙のタブレットコンピュータ１３０ｂのタブレット側制御部８０１は、甲の移動ロボット１１０ａの現在位置を検出できる。その後、乙のタブレットコンピュータ１３０ｂのタブレット側制御部８０１は、タッチパネル付き液晶画面７０１に、甲の移動ロボット１１０ａの現在位置を表示する。
このようにすることにより、乙は、自らのタッチパネル付き液晶画面７０１に表示される相手方である甲の移動ロボット１１０ａの画像の位置を見ることができて、甲の移動ロボット１１０ａのコマンド・シート１２５上の現在位置を認識することができるようになっている。
続いて、甲は、タッチパネル付き液晶画面７０１の仮想パネル１２２の入力可能領域として表示される格子点の位置に仮想パネル１２２を入力する。仮想パネル１２２を入力できる位置は、仮想パネル１２２の入力可能領域の中で、まだ、自分や他の学習者が仮想パネル１２２を入力していない格子点領域であれば、どこにでも入力することができる。仮想パネル１２２を入力する位置と対応するコマンド・シート１２５上の位置が、その時点における自らの操作する移動ロボット１１０の現在位置と一致している場合には、仮想パネル１２２と一対一の対応関係にある動作指示情報が、タブレットコンピュータ１３０から自らの操作する移動ロボット１１０に向けて送信される。そして、自らの操作する移動ロボット１１０は、受信する動作指示情報に基づいて所望の動作を行う。一方、仮想パネル１２２を入力する位置に対応するコマンド・シート１２５上の位置が、その時点における自らの操作する移動ロボット１１０の現在位置と一致していない場合には、動作指示情報は自らの操作する移動ロボット１１０に向けてタブレットコンピュータ１３０から送信されることはない。このため、移動ロボット１１０はその位置に停止したままの状態になる。自らの操作する移動ロボット１１０が存在しない位置に仮想パネル１２２を入力する意味は、他の学習者の移動ロボット１１０の進行を妨害することにある。
甲が、自ら操作するタブレットコンピュータ１３０ａのタッチパネル付き液晶画面７０１に仮想パネル１２２を入力するには、仮想パネル１２２の種類と、仮想パネル１２２の入力可能領域の中の入力座標を示す行番号及び列番号と、仮想パネル１２２の方向とを定めて入力する必要がある。
具体的な仮想パネル１２２の入力操作方法としては、例えば、学習者が、タッチパネル付き液晶画面７０１に表示されている仮想パネル１２２の入力可能領域の格子点の位置を指で接触してタップの動作をする。この動作により、学習者がタップした仮想パネル１２２の入力可能領域の格子点の位置に仮想パネル１２２に描かれている絵柄と同様の画像が表示される。さらに続けて、学習者が、タッチパネル付き液晶画面７０１上の同じ格子点の位置でタップを繰り返すと、表示される仮想パネル１２２の絵柄の画像が次々に異なるものへと切り替わる。学習者は、その格子点の位置に入力しようと考えている仮想パネル１２２の絵柄の画像になったときに、タップを停止する。すると、その仮想パネル１２２の絵柄の画像に表示が固定されるとともに、コマンド・シート１２５に対する方向を入力する指示が表示（図示せず）される。このため、学習者は、コマンド・シート１２５に対するその仮想パネル１２２の方向を入力して決定する。このような操作を行うことにより、コマンド・シート１２５上のその格子点の位置における仮想パネル１２２の種類と、仮想パネル１２２の入力可能領域の中の入力座標を示す行番号及び列番号と、仮想パネル１２２の方向が入力されるようになっている。
なお、仮想パネル１２２の方向が入力されると、仮想パネル１２２の入力方向を基準にして、移動ロボット１１０の進行方向が決定されるようになっている。このため、学習者が、仮想パネル１２２の方向を選択して入力することにより、移動ロボット１１０を所望の進行方向に指定して進行させることができるようになっている。
甲のタブレットコンピュータ１３０ａのタッチパネル付き液晶画面７０１に入力される仮想パネル１２２の入力情報は、タッチパネル付き液晶画面コントローラ８０３を介してタブレット側制御部８０１に検出されるようになっている。甲のタブレットコンピュータ１３０ａのタブレット側制御部８０１は、入力された仮想パネル１２２の種類と、仮想パネル１２２の入力可能領域の中の入力座標を示す行番号及び列番号と、仮想パネル１２２の方向とを、仮想パネル用ＲＡＭ８１０に記憶させる。また、タブレット側制御部８０１は、タッチパネル付き液晶画面７０１に、仮想パネル用ＲＡＭ８１０に記憶されている全ての仮想パネル１２２の入力情報の内容を表示させる。
甲のタブレットコンピュータ１３０ａのタッチパネル付き液晶画面７０１には、仮想パネル用ＲＡＭ８１０に記憶されている全ての仮想パネル１２２の絵柄の画像が、仮想パネル１２２の入力可能領域の座標と入力された方向に一致させて表示されるようになっている。このため、甲は、タッチパネル付き液晶画面７０１に表示される仮想パネル１２２の絵柄の画像を見ることで、仮想パネル１２２の入力可能領域における全ての仮想パネル１２２の入力結果を一目で確認することができるようになっている。
さらに、甲のタブレットコンピュータ１３０ａのタブレット側制御部８０１は、仮想パネル１２２の入力情報を、Ｗｉ−Ｆｉ通信部８１１を制御して、乙のタブレットコンピュータ１３０ｂに向けて送信させる。
一方のタブレットコンピュータ１３０から他方のタブレットコンピュータ１３０に向けて仮想パネル１２２の入力情報が送信されるときのデータ構造の例を図８（ｆ）に示している。最初の領域には、仮想パネル１２２の入力情報を示す数値が格納されており、通信データが仮想パネル１２２の入力情報を保持していることが認識できるようになっている。２番目の領域には、入力された仮想パネル１２２の種類を識別できるように各種類の仮想パネル１２２に一対一に対応する数値が格納される。３番目の領域には、仮想パネル１２２の入力座標の行番号が格納される。４番目の領域には、仮想パネル１２２の入力座標の列番号が格納される。５番目の領域には、仮想パネル１２２の入力された方向を示す数値が格納される。そして、６番目の領域には、送信元であるタブレットコンピュータ１３０を識別できる数値が格納される。複数のタブレットコンピュータ１３０の間で通信が行われているため、この６番目の領域に格納されている数値を検出することにより、送信元のタブレットコンピュータ１３０が特定できるようになっている。送信元のタブレットコンピュータ１３０を特定することにより、送信元のタブレットコンピュータ１３０に入力された仮想パネル１２２の種類や、入力座標、入力方向などが検出できるようになっている。７番目から１２番目の領域には、任意の数値が格納される。最後の領域には、チェックサムを計算した結果が格納される。
甲のタブレットコンピュータ１３０ａから仮想パネル１２２の入力情報が送信されて、乙のタブレットコンピュータ１３０ｂに受信された後、乙のタブレットコンピュータ１３０ｂのタブレット側制御部８０１は、受信されたデータを解析する。タブレット側制御部８０１は、仮想パネル１２２の入力情報を含む受信データについて最初の領域を解析することで、仮想パネル１２２の入力情報が送信されてきたことを検出して、２番目の領域を解析することで、仮想パネル１２２の種類を検出する。また、タブレット側制御部８０１は、３番目と４番目の領域から、それぞれ仮想パネル１２２の入力座標の行番号と列番号を検出して、５番目の領域から、仮想パネル１２２の入力方向を検出する。そして、タブレット側制御部８０１は、６番目の領域から、送信元が甲のタブレットコンピュータ１３０ａであることを検出する。
このように、乙のタブレットコンピュータ１３０ｂのタブレット側制御部８０１は、甲のタブレットコンピュータ１３０ａに入力された仮想パネル１２２の入力情報を検出することができる。その後、タブレット側制御部８０１は、仮想パネル用ＲＡＭ８１０に、甲の入力した仮想パネル１２２の種類と、入力座標である行番号及び列番号と、入力方向とを記憶させる。また、乙のタブレットコンピュータ１３０ｂのタブレット側制御部８０１は、仮想パネル用ＲＡＭ８１０に記憶されている全ての仮想パネル１２２の入力情報の内容をタッチパネル付き液晶画面７０１に表示させる。具体的には、仮想パネル１２２を入力した座標に、入力された方向で、入力された仮想パネル１２２の種類を示す画像を表示する。
このようにすることで、乙は、タッチパネル付き液晶画面７０１に表示される仮想パネル１２２の絵柄の画像を見ることにより、仮想パネル１２２の入力可能領域における相手方である甲の全ての仮想パネル１２２の入力結果を確認することができるようになっている。
甲が仮想パネル１２２を入力する位置と対応するコマンド・シート１２５上の位置に、その時点において甲の移動ロボット１１０ａが存在する場合、甲のタブレットコンピュータ１３０ａのタブレット側制御部８０１は、タブレット側Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信部８０２を制御して、仮想パネル１２２と一対一の対応関係にある動作指示情報を、甲の移動ロボット１１０ａに向けて送信させる。動作指示情報が移動ロボット１１０に向けて送信される際の通信のデータ構造は、図８（ｄ）に示されるような構造になっており、１３個の連続するデータ配列として構成されている。最初の領域には、動作指示情報であることを示すデータが格納されており、２番目の領域には、移動ロボット１１０に所望の動作をさせる命令である動作指示情報の内容を示すデータが格納されている。３番目の領域には、仮想パネル１２２のコマンド・シート１２５に対する方向を示すデータが格納されている。例えば、タブレットコンピュータ１３０に入力される仮想パネル１２２のコマンド・シート１２５に対する方向が、コマンド・シート１２５の行番号が小さくなる方向に向いている場合、‘１’が格納され、行番号が大きくなる方向に向いている場合、‘３’が格納される。また、例えば、入力される仮想パネル１２２のコマンド・シート１２５に対する方向が、コマンド・シート１２５の列番号が大きくなる方向に向いている場合、‘２’が格納され、列番号が小さくなる方向に向いている場合、‘４’が格納される。４番目から１２番目までの領域には、送信すべきデータがないため、任意のデータが格納されるがここではゼロが格納されている。１３番目の領域には、チェックサムが格納されている。
タブレットコンピュータ１３０から送信されて移動ロボット１１０が受信するこの通信データについて、移動ロボット側制御部５０１が解析を行うことで、最初の領域からは、動作指示情報であることが検出されて、２番目の領域からは、動作指示情報の内容が検出される。そして、３番目の領域からは、入力される仮想パネル１２２のコマンド・シート１２５に対する方向が検出される。
続いて、移動ロボット１１０は、受信される動作指示情報に基づいて動作を実行するが、上述のように動作指示情報とコマンド情報とは同一の内容を有しているため、移動ロボット１１０は、動作指示情報と一対一の対応関係にあるコマンド情報に基づいて動作を実行する。
すなわち、移動ロボット側制御部５０１は、まず、動作指示情報と一対一の対応関係にあるコマンド情報を検出して、そのコマンド情報に対応する移動ロボット動作パラメータ６００の設定値を動作パラメータ用ＲＯＭ５１１から読み出す。そうした上で、そのコマンド情報に対応する移動ロボット１１０の動作を規定するプログラムを移動ロボット側制御部用ＲＯＭ（フラッシュメモリ）５２１から選択して、前もって読み出している移動ロボット動作パラメータ６００の設定値をそのプログラムへの入力として実行させる。このようにして、移動ロボット１１０に所望の動作をさせる。このとき、受信データの３番目の領域から検出される入力された仮想パネル１２２のコマンド・シート１２５に対する方向を考慮して、移動ロボット１１０のコマンド・シート１２５に対する方向が決定される。
移動ロボット１１０は、動作指示情報に基づいて動作を行うと、移動ロボット１１０の進行方向にコマンド・シート１２５の格子点領域の１個分進み、コマンド・シート１２５の格子点領域で、コマンド・シート１２５に記録されているコマンド情報を読み取り、読み取ったコマンド情報を、タブレットコンピュータ１３０に向けて送信する。そして、移動ロボット１１０の移動ロボット側制御部５０１は、移動ロボット１１０をそのコマンド・シート１２５の格子点領域の位置で停止させて、タブレットコンピュータ１３０からの動作指示情報を受け付ける状態にさせる。
上述のように、移動ロボット１１０から送信されるコマンド情報は、タブレットコンピュータ１３０に受信されて、タッチパネル付き液晶画面７０１に移動ロボット１１０の現在位置が表示される。それとともに、タブレットコンピュータ１３０は、Ｗｉ−Ｆｉ通信部８１１を介して、他方のタブレットコンピュータ１３０に向けて、受信したコマンド情報を送信する。タブレットコンピュータ１３０からのこの通信データを受信する他方のタブレットコンピュータ１３０は、受信したデータを解析することにより、送信元のタブレットコンピュータ１３０と一組として組合せを構成している移動ロボット１１０のコマンド・シート１２５上の現在位置を検出して、タッチパネル付き液晶画面７０１に移動ロボット１１０の現在位置を表示させる。
以上が、甲のタブレットコンピュータ１３０ａに仮想パネル１２２を入力する際の一連の動きとなる。
次は、乙の側が、タブレットコンピュータ１３０ｂに仮想パネル１２２を入力する順番となる。乙が仮想パネル１２２を入力することにより、甲による動作と同様に一連の動きが行われる。
このように甲と乙が交互に仮想パネル１２２を一枚ずつ入力していき、どちらかの移動ロボット１１０が先に、コマンド・シート１２５の中心位置でありゴールと印刷されている格子点領域１２２ｅに到達すると、その移動ロボット１１０を操作している者が勝者になるというゲームの規則になっている。
次に、図１８を参考にして、対戦ゲームの開始から図１８に示されている仮想パネル１２２の配置に至るまでの、甲と乙の仮想パネル１２２の入力とタッチパネル付き液晶画面７０１の表示の動きを説明する。
先攻の甲は、最初の手として、甲の移動ロボット１１０ａの対戦ゲーム開始位置である７行７列の座標位置に、矢印の画像の仮想パネル１２２を行番号が小さくなる方向に入力する。矢印の画像の仮想パネル１２２は、移動ロボット１１０の進行方向を決定させるコマンド・パネル１２１ｃの絵柄を画像にした仮想パネル１２２である。コマンド・パネル１２１ｃに基づく移動ロボット１１０の動作と同様に、矢印の画像の仮想パネル１２２の矢印の方向に移動ロボット１１０が進行する。
甲の入力により、甲の移動ロボット１１０ａは、矢印の方向である列方向に１個だけ座標を進み、６行７列の座標位置で停止する。
このとき、甲と乙のタブレットコンピュータ１３０には、甲の入力と甲と乙の移動ロボット１１０の現在位置が表示されている。
甲の移動ロボット１１０ａが６行７列の座標位置に移動した後、７行７列の座標位置には、対戦ゲームの開始位置であることを後からでも確認できるように仮想パネル１２２ａの画像が表示される。
次に、後攻の乙は、最初の手として、１行１列の座標位置に、矢印の画像の仮想パネル１２２を行番号が大きくなる方向に入力する。乙の移動ロボット１１０ｂは、２行１列の座標位置に移動して停止する。
甲と乙のタブレットコンピュータ１３０には、甲と乙のこれまでの全ての入力結果が表示されるとともに、甲と乙の移動ロボット１１０の現在位置が表示される。
続く甲と乙のそれぞれの二手目は、甲は２行５列に進入禁止の仮想パネル１２２ｇを、乙は５行２列に崖の仮想パネル１２２ｃを入力している。このように、仮想パネル１２２の入力位置は、移動ロボット１１０が存在しない位置にも入力できるようになっている。しかし、このような入力に対しては、移動ロボット１１０は停止したままであり、次の座標位置に進むことができないという規則になっている。
続く甲と乙のそれぞれの三手目と四手目は、矢印の画像の仮想パネル１２２の入力となっている。甲の三手目と四手目は、６行７列と６行６列に列番号が小さくなる方向に入力されている。乙の三手目と四手目は、２行１列に列番号が大きくなる方向、２行２列に行番号が大きくなる方向にそれぞれ入力されている。
ここまでの甲と乙の入力によって、それぞれの移動ロボット１１０の画像は、図１８に示されている位置に表示される。甲の移動ロボット１１０ａは、６行５列に表示されて、乙の移動ロボット１１０ｂは、３行２列に表示される。
次に甲は、乙の移動ロボット１１０ｂの進行を妨害する目的で、五手目として３行３列の位置に山の仮想パネル１２２ｂを入力している。上述したように、山の仮想パネル１２２ｂは、この仮想パネル１２２ｂの方向に直進できず、この仮想パネル１２２ｂの１個手前の位置では移動ロボット１１０が右向きに進まなければならないという規則になっている。
続く乙の五手目は、５行５列の位置に一時停止の仮想パネル１２２ｆが入力されている。上述したように、一時停止の仮想パネル１２２ｆの１個手前の位置に移動ロボット１１０が存在する場合、その移動ロボット１１０に対する仮想パネル１２２の入力は一回休みとなり、スキップされるという規則になっている。このため、甲は、仮想パネル１２２の入力ができず、続けて乙がもう一回入力することになる。
ここまでの甲と乙の全ての入力結果、及び、甲と乙の移動ロボット１１０の現在位置が、甲と乙のタブレットコンピュータ１３０に表示される。このときの甲のタブレットコンピュータ１３０ａのタッチパネル付き液晶画面７０１には、図１８に示されている画面と同様の表示がされる。
以上が、対戦ゲームの開始から図１８の仮想パネル１２２の配置に至るまでの、仮想パネル１２２の入力と画面の表示の説明である。
上述したように、甲と乙が入力した仮想パネル１２２の入力情報、及び、甲と乙の移動ロボット１１０がコマンド・シート１２５から読み取ったコマンド情報が、Ｗｉ−Ｆｉ通信部８１１を介して送受信されることにより、それぞれのタブレットコンピュータ１３０間でデータが共有されるようになっている。このようになっているため、対戦ゲームに参加している全ての学習者の移動ロボット１１０の現在位置と、仮想パネル１２２の入力結果がそれぞれのタブレットコンピュータ１３０にデータ共有されて、記憶されて、そして、表示される。
移動ロボット１１０の進行方向を制限するように機能する仮想パネル１２２ｂから仮想パネル１２２ｇまでの仮想パネル１２２が入力されている場合、それぞれのタブレット側制御部８０１は、学習者の入力に対して、その入力を許可したり、禁止したりして、対戦ゲームの規則が保持されるように制御するようになっている。また、学習者が、誤った入力をした場合に、その入力をした学習者が敗者となるような規則にして、対戦ゲームを終了させるようにしてもよい。
なお、上述の対戦ゲームの説明では、移動ロボット１１０の開始位置を対角位置である図１６に示す１行１列の座標位置となる格子点領域１２６ａと７行７列の座標位置となる格子点領域１２６ｄにして、ゴール位置としてはコマンド・シート１２５の中心位置となる格子点領域１２６ｅに設定する場合を述べた。しかし、対戦ゲームの開始位置及びゴール位置は、任意に設定できることはもちろんである。
また、対戦ゲームを実現できる複数のタブレットコンピュータ１３０のみを使用して、コマンド・シート１２５上に配置される移動ロボット１１０を使用しない構成で、複数の学習者が、タブレットコンピュータ１３０上のみで対戦ゲームを実現することも可能である。
この実施の形態２によっても、上述の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
また、この実施の形態２によれば、学習者は、タブレットコンピュータ１３０に仮想パネル１２２を入力することにより、仮想パネル１２２と一対一に対応する動作指示情報が移動ロボット１１０に送信されて、受信される動作指示情報に基づいて移動ロボット１１０に動作を行わせることができる。このため、学習者は、コマンド・パネル１２１を実際に配置しなくても、タブレットコンピュータ１３０に仮想パネル１２２を入力することにより、同様の学習をすることができる。この結果、学習者は、コマンド・パネル１２１を配置する手間が省かれ、効率よくプログラミングの学習をすることができる。
さらに、移動ロボット１１０とタブレットコンピュータ１３０の組合せを複数組使用して、複数の学習者が同時に対戦ゲームに参加することができる。このため、学習者間でコミュニケーションをとりながら、対戦ゲームを進めることができる。
１００ 学習玩具
１１０ 移動ロボット
１２０ 移動路
１２１ コマンド・パネル
１２２ 仮想パネル
１２５ コマンド・シート
１３０ タブレットコンピュータ
２１１ 本体部
２１２ 底面部
２２０ 発光部
２３０ 移動機構
２３１ 回転脚
２３２ 補助ボール
２４０ 光学読取モジュール
４０１ モータ
５００ 移動ロボット側制御回路
５０１ 移動ロボット側制御部
５０２ ＲＧＢ光源駆動部
５０３ ＲＧＢ光源
５０４ 電源スイッチ
５０６ モータコントローラ
５０７ 移動ロボット側音声再生部
５０８ 移動ロボット側スピーカ
５０９ 移動ロボット側Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュールＩ／Ｆ部
５１０ 移動ロボット側Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュール
５１１ 動作パラメータ用ＲＯＭ
５２０ 移動ロボット側ＣＰＵ
５２１ 移動ロボット側制御部用ＲＯＭ（フラッシュメモリ）
５２２ 移動ロボット側制御部用ＲＡＭ
６００ 移動ロボット動作パラメータ
７０１ タッチパネル付き液晶画面
８００ タブレット側制御回路
８０１ タブレット側制御部
８０２ タブレット側Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信部
８０３ タッチパネル付き液晶画面コントローラ
８０４ タブレット側音声再生部
８０５ タブレット側スピーカ
８０６ 画像音声再生データ用メモリ
８０７ 二次元エリアセンサ駆動部
８０８ 二次元ＣＭＯＳエリアセンサ
８０９ タブレット側コマンド情報用ＲＡＭ
８１０ 仮想パネル用ＲＡＭ
８１１ Ｗｉ−Ｆｉ通信部
８２０ タブレット側ＣＰＵ
８２１ タブレット側制御部用ＲＯＭ（フラッシュメモリ）
８２２ タブレット側制御部用ＲＡＭ

Claims (16)

  1. 移動体の動作の命令であるコマンド情報が記録されている複数枚のコマンド・パネルまたはコマンド・シートを連続して配置し、前記コマンド・パネルまたは前記コマンド・シートの上を前記移動体が自走しながら前記コマンド情報を読み取り、前記移動体が前記コマンド情報に基づいて動作するとともに、
    前記移動体に読み取られた前記コマンド情報が前記移動体から携帯型情報処理端末に送信され、受信される前記コマンド情報に基づいて前記携帯型情報処理端末が動作する、
    学習玩具であって、
    前記移動体は、
    前記コマンド・パネルまたは前記コマンド・シートの上を自走するための移動手段と、
    前記コマンド・パネルまたは前記コマンド・シートに記録されている前記コマンド情報を読み取る読取手段と、
    読み取られる前記コマンド情報を前記携帯型情報処理端末との間で通信できる移動体側通信手段と、
    読み取られる前記コマンド情報に基づいて前記移動体に動作をさせる移動体側制御手段とを備え、
    前記携帯型情報処理端末は、
    前記読取手段に読み取られた前記コマンド情報を前記移動体との間で通信できる第一の端末側通信手段と、
    前記移動体から送信されて前記第一の端末側通信手段に受信される前記コマンド情報に基づいて、前記携帯型情報処理端末の端末側表示手段に画像を表示させ、または、前記携帯型情報処理端末の端末側音声発生手段に音声を発生させる端末側制御手段とを備える、
    ことを特徴とする学習玩具。
  2. 前記携帯型情報処理端末は、
    前記移動体から送信されて前記第一の端末側通信手段に受信される前記コマンド情報に基づいて前記端末側表示手段に表示される画像または前記端末側音声発生手段から発生される音声の再生データを保持する画像音声再生データ保持手段を有し、
    前記携帯型情報処理端末の前記端末側制御手段は、
    前記移動体から送信されて前記第一の端末側通信手段に受信される前記コマンド情報に基づいて前記画像音声再生データ保持手段から前記再生データを読み出して、
    前記端末側表示手段に画像を表示させ、または、前記端末側音声発生手段に音声を発生させる、
    ことを特徴とする請求項１に記載の学習玩具。
  3. 前記携帯型情報処理端末は、
    前記端末側表示手段に表示される画像または前記端末側音声発生手段から発生される音声の前記再生データを保持する前記画像音声再生データ保持手段を備え、
    前記移動体から送信されて前記第一の端末側通信手段に受信される複数の前記コマンド情報を記憶する第一の端末側記憶手段を有し、
    前記携帯型情報処理端末の前記端末側制御手段は、
    前記第一の端末側記憶手段に記憶されている複数の前記コマンド情報に基づいて、前記画像音声再生データ保持手段から所定の前記再生データを読み出して、
    前記端末側表示手段に画像を表示させ、または、前記端末側音声発生手段に音声を発生させる、
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の学習玩具。
  4. 前記携帯型情報処理端末は、
    前記端末側表示手段に表示される画像または前記端末側音声発生手段から発生される音声の前記再生データを保持する前記画像音声再生データ保持手段を備え、
    前記移動体と背景からなる画像を撮影できる撮像手段を有し、
    前記携帯型情報処理端末の前記端末側制御手段は、
    前記撮像手段に撮影される前記移動体と前記背景の画像を前記端末側表示手段に表示させるとともに、
    前記移動体から送信されて前記第一の端末側通信手段に受信される前記コマンド情報に基づいて前記画像音声再生データ保持手段から前記再生データの画像を読み出して、
    読み出した前記再生データの画像を前記背景の部分の画像に重ね合わせるように前記端末側表示手段に表示させる、
    ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の学習玩具。
  5. 前記移動体は、
    前記コマンド情報に基づく前記移動体の動作の内容を決定する移動体動作パラメータを記憶する動作パラメータ記憶手段を有し、
    前記携帯型情報処理端末は、
    学習者が入力をすることができる端末側入力手段を有し、
    前記携帯型情報処理端末の前記端末側制御手段は、
    前記端末側入力手段に入力される、前記移動体動作パラメータを書き換えて前記動作パラメータ記憶手段に記憶させる書換用パラメータを、前記移動体に向けて前記第一の端末側通信手段に送信させて、
    前記移動体の前記移動体側制御手段は、
    前記携帯型情報処理端末から送信されて前記移動体側通信手段に受信される前記書換用パラメータに基づいて、前記動作パラメータ記憶手段に前記移動体動作パラメータを書き換えて記憶させる、
    ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の学習玩具。
  6. 前記携帯型情報処理端末は、
    前記移動体から送信されて前記第一の端末側通信手段に受信される前記コマンド情報に基づいて画像を表示させる前記端末側表示手段を備え、
    前記携帯型情報処理端末の前記端末側制御手段は、
    前記移動体から送信されて前記第一の端末側通信手段に受信される前記コマンド情報に基づいて、前記コマンド・パネルまたは前記コマンド・シートが複数配置されている領域上の前記移動体の位置を検出して、
    検出した前記コマンド・パネルまたは前記コマンド・シートが複数配置されている領域上の前記移動体の位置を前記端末側表示手段に表示させる、
    ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の学習玩具。
  7. 前記携帯型情報処理端末は、
    学習者が入力をすることができる前記端末側入力手段を備え、
    前記携帯型情報処理端末の前記端末側制御手段は、
    前記端末側入力手段に入力される前記移動体の動作の命令である動作指示情報を、前記移動体に向けて前記第一の端末側通信手段に送信させて、
    前記移動体の前記移動体側制御手段は、
    前記携帯型情報処理端末から送信されて前記移動体側通信手段に受信される前記動作指示情報に基づいて前記移動体に動作をさせた後、
    前記移動体の前記読取手段に前記コマンド・パネルまたは前記コマンド・シートから前記コマンド情報を読み取らせて、
    読み取った前記コマンド情報を前記携帯型情報処理端末に向けて前記移動体側通信手段に送信させて、
    その後、前記移動体の動作を停止させて、前記移動体が前記動作指示情報を受け付ける状態にさせる、
    ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の学習玩具。
  8. 前記携帯型情報処理端末は、
    学習者が入力をすることができる前記端末側入力手段を備え、
    前記端末側入力手段に入力される複数種類の前記動作指示情報と一対一の対応関係にある複数種類の仮想パネルの中から学習者に入力される前記仮想パネルの種類と、あらかじめ定められている前記仮想パネルの入力可能領域の中の前記仮想パネルの入力位置及び入力方向と、を記憶する第二の端末側記憶手段を有し、
    前記携帯型情報処理端末の前記端末側制御手段は、
    前記端末側入力手段に入力される前記仮想パネルの種類と、前記仮想パネルの入力位置及び入力方向と、を前記第二の端末側記憶手段に記憶させるとともに、
    前記第二の端末側記憶手段に記憶されている、全ての、前記仮想パネルの種類と、前記仮想パネルの入力位置及び入力方向と、を前記端末側表示手段に表示させて、
    前記端末側入力手段に入力される前記仮想パネルの入力位置が、前記コマンド・パネルまたは前記コマンド・シートが複数配置されている領域上の前記移動体の位置と一致する場合に、入力される前記仮想パネルと一対一の対応関係にある前記動作指示情報を前記移動体に向けて前記第一の端末側通信手段に送信させて、
    前記移動体の前記移動体側制御手段は、
    前記携帯型情報処理端末から送信されて前記移動体側通信手段に受信される前記動作指示情報に基づいて前記移動体に動作をさせる、
    ことを特徴とする請求項７に記載の学習玩具。
  9. 請求項８に記載の学習玩具に含まれる前記移動体と前記携帯型情報処理端末の組合せを複数組備え、
    複数組の前記移動体と前記携帯型情報処理端末の組合せのうちの一の前記携帯型情報処理端末は、
    前記一の前記携帯型情報処理端末と組合せになっている一の前記移動体から送信されて前記第一の端末側通信手段に受信される前記コマンド情報と、
    前記端末側入力手段に入力される前記仮想パネルの種類と、前記仮想パネルの入力位置及び入力方向と、を含む入力情報と、
    を複数組の前記移動体と前記携帯型情報処理端末の組合せのうちの他の前記携帯型情報処理端末との間で通信できる第二の端末側通信手段を有する、
    ことを特徴とする請求項８に記載の学習玩具。
  10. 複数組の前記移動体と前記携帯型情報処理端末の組合せのうちの前記一の前記携帯型情報処理端末の前記端末側制御手段は、
    前記コマンド情報が前記一の前記携帯型情報処理端末と組合せになっている前記一の前記移動体から送信されて、前記一の前記携帯型情報処理端末の前記第一の端末側通信手段に受信されたときに、受信された前記コマンド情報を前記他の前記携帯型情報処理端末に向けて、前記一の前記携帯型情報処理端末の前記第二の端末側通信手段に送信させて、
    前記他の前記携帯型情報処理端末の前記端末側制御手段は、
    前記一の前記携帯型情報処理端末から送信されて前記他の前記携帯型情報処理端末の前記第二の端末側通信手段に受信される前記コマンド情報に基づいて、前記コマンド・パネルまたは前記コマンド・シートが複数配置されている領域上の前記一の前記移動体の位置を検出して、
    検出した前記コマンド・パネルまたは前記コマンド・シートが複数配置されている領域上の前記一の前記移動体の位置を前記他の前記携帯型情報処理端末の前記端末側表示手段に表示させる、
    ことを特徴とする請求項９に記載の学習玩具。
  11. 複数組の前記移動体と前記携帯型情報処理端末の組合せのうちの前記一の前記携帯型情報処理端末の前記端末側制御手段は、
    前記仮想パネルの種類と前記仮想パネルの入力位置及び入力方向とが前記一の前記携帯型情報処理端末の前記端末側入力手段に入力されるときに、入力される前記仮想パネルの前記入力情報を前記他の前記携帯型情報処理端末に向けて、前記一の前記携帯型情報処理端末の前記第二の端末側通信手段に送信させて、
    前記他の前記携帯型情報処理端末の前記端末側制御手段は、
    前記一の前記携帯型情報処理端末から送信されて前記他の前記携帯型情報処理端末の前記第二の端末側通信手段に受信される前記仮想パネルの前記入力情報に基づいて、前記一の前記携帯型情報処理端末に入力される前記仮想パネルの種類と、前記仮想パネルの入力位置及び入力方向と、を前記他の前記携帯型情報処理端末の前記第二の端末側記憶手段に記憶させるとともに、
    前記他の前記携帯型情報処理端末の前記第二の端末側記憶手段に記憶されている、全ての、前記仮想パネルの種類と、前記仮想パネルの入力位置及び入力方向と、を前記他の前記携帯型情報処理端末の前記端末側表示手段に表示させる、
    ことを特徴とする請求項９または１０に記載の学習玩具。
  12. 前記移動体は、前記コマンド情報に基づいて、前記移動体の本体を発光させる移動体側発光手段または前記移動体から音声を発生させる移動体側音声発生手段を備える、
    ことを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の学習玩具。
  13. 請求項１乃至１２の何れか１項に記載の学習玩具に用いられることを特徴とする学習玩具用移動体。
  14. 請求項１乃至１２の何れか１項に記載の学習玩具に用いられることを特徴とする学習玩具用コマンド・パネル。
  15. 請求項１乃至１２の何れか１項に記載の学習玩具に用いられることを特徴とする学習玩具用コマンド・シート。
  16. 請求項１乃至１２の何れか１項に記載の学習玩具に用いられることを特徴とする学習玩具用携帯型情報処理端末。
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