ラズベリーパイ（Raspberry Pi）と3Dプリンターで作って学ぶIoT～DIY型IoTキット作成講座～
What you'll learn
- Raspberry Piの基本的な操作方法（OSの準備、初期設定、Wi-Fiへの接続方法など）
- Raspberry Piをパソコンやスマートフォンから遠隔操作する方法（VNC Connect、VNC Viewer、VNC Serverを活用）
- Raspberry Piでのプログラムの実行方法（ターミナルの操作、プログラムのダウンロード、パッケージのインストール、プログラムの実行/停止方法など）
- I2Cセンサーの仕組みと使い方（温湿度、照度、距離センサーを活用。通信方式は広く用いられるI2C。プログラムはPython）
- CO2センサー（CO2-mini）の特徴と使い方（プログラムはPython）
- Webカメラ（例：C270n）の特徴とプログラムによる撮影方法（プログラムはPython）
- Google Cloudの基本的な使い方（概要、プロジェクトの作成とGoogle Cloud Consoleの操作方法、DIY型IoTキットを例にしたGoogle Cloudの活用方法）
- Google Cloudにより、Google Sheetsにデータを蓄積する方法（Service Account、Google Sheets APIの使い方）
- Google Cloudにより、Google Photosに画像を蓄積する方法（OAuth 2.0 Client ID、Photos Library APIの使い方）
- Google Cloudにより、Gmailからサマリーメール、アラートメールを送付する方法（OAuth 2.0 Client ID、Gmail APIの使い方）
- Raspberry Piを用いたプロトタイピング作成例（工夫点：デバッグのため機能を1つずつ実装、configファイルを用いた各種設定、GPIO拡張ボードを用いた配線のシンプル化、3Dプリンターを用いた専用パーツによる機能向上など）
- Raspberry Piを用いたプロトタイピングの活用例（室内のCO2濃度のモニタリング、植物の生育環境モニタリングとその成果例など）
- Google Photosに蓄積した画像をワンタッチでタイムラプス動画にする方法
- 3Dプリンターの使い方（初めての方に向け、ゼロから印刷までを解説。Thingiverseからのファイルダウンロード、Curaを用いた印刷ファイルの作成、ブリム・ラフト・サポートの設定、Zオフセット、レベリング、フィラメントのロード、印刷と後処理など）
Requirements
- Raspberry Pi、3Dプリンター、プログラミングの経験は不要です。初心者の方を想定し、講座を設計しています
- 講座中ではRaspberry Pi 4Bを使用して説明していますが、Raspberry Pi 3Bや3B+でも動作確認済です（但し、細かな操作や必要な道具は講座中の解説と若干異なる場合があります）
Description
コースの紹介
Raspberry Pi（ラズパイ、ラズベリーパイ）をベースに、画像、CO2、温湿度、照度、水深データを取得し、クラウド（Google Cloud）に貯め、アラートメールやサマリーメールを送付する「DIY型IoTキット」の構築を通じ、簡易なIoTの構築方法、IoTの仕組みを学習します。また、構築したIoTキットは植物、工場、職場、住環境のモニタリング・改善等に役立てて頂くことができます
「IoTの構築」を通じて学習すること
Raspberry Piの使い方（基本的な使い方、スマホやPCからの遠隔操作の方法など）
ターミナルやPythonの使い方
センサー類（I2Cセンサー、CO2-mini、一般的なWebカメラ）、ハンダの使い方
Google Cloudの使い方（具体的には、基本操作、Service Account、OAuth 2.0 Client ID、API）
3Dプリンターの使い方（初めての方がゼロから印刷までできるよう解説）
など
「IoTの仕組み」として深掘り学習すること
センサーの仕組み：電子機器に広く使われるI2CセンサーとRaspberry Piの通信の仕組み
クラウドの仕組み：Google Cloud活用の仕組み（API、OAuth 2.0 Client ID、Service account）
学習事項に関する補足
Raspberry Pi、3Dプリンター、プログラミングなどが初めての方を対象に、全てゼロから解説を行っています
プログラムに関する理解を深めて頂けるよう、コード全てにDocstringsを付けています
DIY型IoTキットの用途例
動植物をモニタリング：生育環境の改善に活用することができます
CO2など居住空間をモニタリング：CO2濃度の低減などに活用できます
IoT、モノ作りの研修や授業に活用：全てゼロから解説しているので、Raspberry Pi、プログラミング、Google Cloud、3Dプリンターなどが初めての方でも、躓かず学んで頂けます
DIY型IoTキットの特徴
材料費2-3万円（運用コスト無し）：Google Cloudは無料枠内で活用します
3Dプリンターで更に機能的に：3Dプリンター無しでも、IoTキットは構築できますが、3Dプリンターで印刷できるパーツを用いると、よりコンパクトに、センサーの測定精度高く、より安全に使うことができます
市販品を組み合わせて作れる（工作はほとんど不要。3つのセンサーへのハンダ付けのみ必要）
本講座をおすすめしたい方
IoTの構築方法や仕組みについて学びたい方（事業担当者やエンジニアの方など）
以下の使い方を学びたい方
Raspberry Piとセンサー類（温湿度、照度、距離、CO2-mini、Webカメラ）
Google Cloud（Service account、OAuth 2.0 Client ID、Google Cloud APIs）
3Dプリンター（Ender-3 S1、Thingiverse、Cura）
IoTキットを活用したい方（生産者や経営者、もの作りが好きな方など）
注意点
IoTキットの作成・使用時、安全には十分注意して下さい（ハンダ付けの際の火傷、回路構築時のショート、起動時に基盤を長時間触れることによる火傷など）
3Dプリンターの使用時、火傷、火事、怪我には十分注意して下さい（家族、お子様、ペット等が触れない場所、周りに可燃性の高いものが無い場所で使用する）
講座は、安価で入手しやすいRaspberry Pi 4Bを前提に進めていますが、Raspberry Pi 3B+、3Bを使って頂いても問題ありません。Raspberry Pi 5に関しては、4Bまでとは仕様が異なり、また今後も予期せぬ仕様変更がありうるため、（動作させる方法はありますが、）サポート範囲外とさせて頂きます。Raspberry Pi 3B+、3Bを用いる場合、「3B+、3B向けの電源」が必要で、一方で、ディスプレイと接続する際の「HDMI-ﾏｲｸﾛHDMIｹｰﾌﾞﾙ」は不要となります。Raspberry Pi Zeroでもプログラムは動きますが、USB端子数が少なく、Webブラウジング程度の操作でフリーズするため、慣れていない方にはオススメしておりません。Raspberry Pi Picoに関しては、根本的に設計が異なり、本講座で使うことはできません
更新履歴
2023/12 3Dプリンター向けスライサーソフトであるCuraの仕様変更に対応
Who this course is for:
- IoTの構築方法や仕組みについて学びたい方（事業担当者・エンジニアの方など）
- Raspberry Piとセンサー類の使い方を学びたい方（具体的には、I2Cセンサー、CO2-mini、C270n、VNC Connectなど）
- Google Cloudの使い方を学びたい方（具体的には、基本操作、Service Account、OAuth 2.0 Client ID、Google Cloud APIs）
- 3Dプリンターの使い方をゼロから学びたい方（具体的には、Ender-3 S1、Thingiverse、Cura）
- 安価で実用的なIoT装置（IoTキット）を作成・活用したい方（機能としては、画像と各種環境データをクラウドに保存し、サマリー／アラートメールを送付）
Instructor
- 4.4 Instructor Rating
- 976 Reviews
- 7,183 Students
- 4 Courses
ご興味を持って頂きありがとうございます。
1983年生まれ、石川県加賀市出身、魚突き、モノ作りが趣味です。
東京大学農学部、同修士課程修了後、コンサルティング会社(Arthur D. Little、Boston Consulting Group)、事業会社(リクルート)を経て、「工夫」により、農業をもっと楽しくできるツールを提供する(株)Fagriを創業。単価3割増を目指す販路開拓プロジェクトや、3DプリンタブルなDIY型農業IoTキットを開発・提供しています。
見てくれた方の「変化」に繋がる講座作成を心掛けております。ぜひご活用ください。