高価なレゴキットの寿命を延ばしてくれる素晴らしい製品です。お財布に余裕があれば、使い慣れたコンポーネントを使ってPythonを学ぶのに最適な方法です。
長所
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+ 使いやすい
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+ Build HATは安価
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+ 素晴らしいPythonモジュール
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+ すべてのRaspberry Piで動作
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+ Raspberry Piに電力を供給
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+ バッテリー駆動可能
短所
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一部のHATと互換性がありません
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2021年10月20日 午前2時45分（太平洋標準時）更新:
このレビューは、Raspberry Piプログラムマネージャーのリチャード・ヘイラー氏からThe Pi Castのエピソードで提供された情報に基づいて更新されました。センサー、モーター、その他のコンポーネントが含まれたレゴキット全体は依然として高価ですが、個々のコンポーネントははるかに安価に購入できます。ヘイラー氏はまた、Build HAT用の代替電源と、SBC用に設計された最初のレゴコンポーネントであるレゴ設計の「メーカープレート」についても詳しく説明しました。これらの情報はすべてレビューに追加され、新しい情報に基づいてスコアが上方修正されました。
Raspberry PiがRP2040を製品に採用することは知っていましたが、まさかこんなことになるとは思いもしませんでした。25ドルのBuild HATは、Raspberry Piの40ピンGPIOと様々な教育用レゴキットの製品を接続するインターフェースです。では、RP2040はどこに位置づけられるのでしょうか？RP2040はインターフェースとして使用され、シリアルインターフェース（GPIO経由）経由で制御されます。制御には、コンポーネントの操作を簡素化する非常に優れたPythonモジュールが使われています。
Raspberry PiのBuild HATは、Raspberry Pi FoundationとLego Educationの2年間にわたる共同研究の集大成です。Build HATは、Legoのブロックコーディング言語を継承し、Pythonモジュールを提供することで、学習者が高価なLegoキットをより強力で拡張性の高い言語で使い続けられるように設計されています。
Build HATは、Spike Prime、Mindstorms、Technicといった特定のLEGOキットを対象としており、いずれも専用のハブが付属しています。LEGOのSpikeについては既に経験があり、そのキットで使用されているハブは既に強力なハードウェアです。STM32マイクロコントローラを搭載したSpike Primeハブは、LEGOのLPF2コネクタ用のポートを6つ備えており、主にSpikeブロックコーディング言語で使用されますが、USBケーブルとシリアル接続さえあれば、ボードに組み込まれたMicroPythonのバージョンをアンロックできます。
Build HATを使えば、Pythonでシリアル接続を行うという面倒な作業が省かれ、レゴを使ったプロジェクトの作成に取り掛かることができます。Raspberry PiのBuild HATを試用し、Pythonモジュールの使い方を学び、他のHATやRaspberry Piのアドオンでも使用できることを発見しました。
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ビルドHAT仕様
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| SoC | オンボードのRaspberry Pi RP2040はデバイスの低レベル制御を管理します |
| サポートされているRaspberry Piモデル | すべての 40 ピン モデルがサポートされています。 |
| サポートされているレゴ製品 | Lego Technic、Lego Spike、Lego Mindstorms、LPF2 コネクタを使用するその他の Lego デバイス。 |
| 接続 | LPF2コネクタ×4 |
| DC 5521 バレルジャック (5.5 x 2.1 x 11 mm) x 1 | |
| 力 | バレルジャック経由の 8 - 10V DC 電源。 |
| 7.5Vバッテリーパック | |
| 単3電池5本 | |
| Raspberry PiはBuild HAT経由で電源供給されます | |
| 寸法 | 65 x 56.5 mm |
Build HATの使用
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名前から推測できるように、Build HATは通常のHAT規格のアドオンで、GPIOの上に直接配置するように設計されています。このボードをRaspberry Piに取り付ける前に、付属のM2.5 9mmスペーサーを使用してください。スペーサーがないと、DC電源ジャックがRaspberry Piのオーディオ/ビデオジャックに危険なほど接近してしまいます。Build HATの上に別のHATを取り付ける場合は、拡張GPIOヘッダーを使用してください。残念ながら、キットには含まれていません。
Build HATとHATを併用するために、M2.5 12mmスペーサーを使用しました。これにより、ボードの水平が保たれ、GPIO接続が確実に保護されます。Raspberry Piのカメラ（CSI）コネクタのすぐ上に切り欠きがあるため、Raspberry Pi純正カメラをそのまま使用できます。従来の電子部品を追加することも可能です。Build HATには小型のブレッドボードを固定するためのスペースがありますが、カメラスロットへのアクセスがブロックされます。
Build HAT をモーターやセンサーと一緒に使うには外部 DC 電源が必要ですが、Raspberry Pi にはちょうどいいものが備わっています。Build HAT 電源は追加料金 $15 で購入でき、8V、6A (最大 48W) を供給します。これは Raspberry Pi と Build HAT の両方に電力を供給するのに十分です。Build HAT は、Raspberry Pi に供給される電力を調整します。プロジェクトをモバイルにするには、RC 車両で使用されるものと同様の 7.5V バッテリー パックを使用するか、単 3 電池 5 本を使用するかのいずれかです。お手持ちの DC 電源を使用することもできますが、DC 5521 (5.5 x 2.1 mm) バレル ジャックに適合していることを確認してください。Build HAT は Build HAT PSU なしでも使用でき、5V GPIO ピンから電力を供給できます。ただし、これを行うと、フォース センサー (押しボタン) の使用と、モーターを入力デバイス (ロータリー エンコーダ) として使用することに限られます。 Build HAT PSU によって提供される追加の電力は、センサーとモーターに必要です。
テストマシンとして、最新のRaspberry Pi OSリリースを搭載したRaspberry Pi 3Bを使用しましたが、Build HATはRaspberry Piのすべての40ピンモデルで使用できます。Raspberry Pi 400では、GPIOの配置の関係で、ブレイクアウトボードまたは延長ケーブルが必要です。
Build HAT Python 3モジュールをインストールした後、レゴスパイクプライムモーターセットを使った簡単なモーターテストから始めました。Pythonライブラリは比較的シンプルで、数分でモーターを動かし、可変速度制御が機能するようになりました。では、他に何ができるでしょうか？
Build HAT Pythonライブラリは様々なレゴセンサーと互換性があり、レゴスパイクプライムパーツの箱の中に、ColorSensor、DistanceSensor、ForceSensorと互換性のあるセンサーが見つかりました。レゴスパイクプライムカラーセンサーは、反射光を用いて物体の色を判定し、それに対応するRGB / HSVカラー値を出力します。ColorSensor Pythonクラスには、名前付きカラーを返す興味深い関数があり、RGB / HSVに馴染みのない生徒にとって授業で役立ちます。
距離センサーは、HC-SR04超音波センサーとほぼ同じ仕組みで動作します。「トリガー」エミッターから超音波パルスを送信し、反射したパルスが「エコー」センサーで受信されるのを待ちます。少し計算すれば、距離が分かります。このタイプのセンサーは主にロボットに使用され、シンプルなセンシングとナビゲーション手段を提供します。
最後にテストしたセンサーは力覚センサーです。これは、素早いタップや長押しを検知できるシンプルなプランジャーです。力覚センサーは、シンプルなデジタルのオン/オフ入力に使用できるほか、ユニット内部のアナログ力覚センサーは最大10ニュートンの力を測定できます。私たちはシンプルなオン/オフ入力をテストすることにしましたが、シンプルなトリガーとして使用しても問題はありませんでした。さらに、センサーに加えられた力を測定し、その入力をモーターの速度制御に利用することもできました。
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Build HATにはパススルーGPIOヘッダーが搭載されており、GPIO拡張ヘッダーをボード全体に拡張することで、他のボードを使用することができます。いくつかのボードで試してみましたが、結果はまちまちでした。結局のところ、どのGPIOピンが使用されているかが問題でした。Build HATを他のカードで使用する場合は、pinout.xyzを参照してピンの衝突がないか確認してください。Build HATのマニュアルを確認したところ、GPIO 0/1、4、14、15が使用されていることがわかりました。GPIO 14と15は、オンボードのRP2040を制御するためのシリアル接続です。
PimoroniのNeoPixelボード2つ、Unicorn HATとUnicorn pHatをテストしましたが、動作しませんでした。どちらもGPIO 18を使用してNeoPixel制御データを通信しますが、Build HATではこのピンは使用されていないため、裏で何か別の処理が行われていると考えられます。ボードではなくNeoPixelを複数接続して使用すれば、使用するGPIOを指定できます。
RGB LEDをいくつか点灯させたいと思い、APA102（DotStar）LEDを搭載したPimoroniのBlinktを使って、物体の色を検出する装置を組み立てました。力覚センサーを押すと色センサーが点灯し、読み取り値を取得して3つの変数（r,g,b）に格納します。この値はBlinktに渡され、8つのLEDすべてに色が表示されます。
Build HATのユースケース
Raspberry Pi Build HATは、既に互換性のあるキットをお持ちの方、特に教育機関やアウトリーチ団体向けに設計されています。レゴのコンポーネントは安くはありません。レゴスパイクプライムキットのフルセットは約340ドルですが、モーター1個、カラーセンサー、そしてたくさんのレゴブロックが付属するレゴスパイク拡張セットは110ドルで購入できます。Build HATはレゴマインドストームと互換性がありますが、これもかなりの投資です。Raspberry Pi Foundationのプログラムマネージャー、リチャード・ヘイラー氏との会話の中で、ほとんどのLPF2コンポーネントはBuild HAで動作するはずだと知りました。これらのコンポーネントはフルキットよりもはるかに安く入手できます。例えば、レゴテクニックのモーターは1個40ドルで販売されており、一般的なDCモーターよりは高価ですが、フルキットよりははるかに安価です。
Build HATにはLPF2コネクタが4つしかなく、公式のSpike Prime Hubより2つ少ないです。これは致命的な問題ではありません。LPF2コネクタが4つあれば、モーター2個とセンサー2個を接続でき、基本的なロボットを作るには十分です。しかし、このコネクタと互換性のあるレゴパーツが多数あることを考えると、Spike Prime Hubと同じ数のコネクタがあればさらに良かったでしょう。また、レゴブロックを取り付けられるレゴ互換のスタッドがあればさらに良いでしょう。この不足は致命的な問題ではありません。というのも、レゴ互換のRaspberry Piケースは15ドル程度で購入でき、テストプロジェクトをレゴパーツに組み込む際にも使用しました。レゴは、SBC用に設計されたRaspberry Pi用の取り付け穴を備えた「メーカープレート」という、初の「エレメント」（レゴ用語で部品やピースを意味する）をリリースしました。現在、このメーカープレートはSpike Prime拡張セットでのみ入手可能で、小売価格は100ドル以上です。
レゴは独自のブロックベースのコーディング言語「Spike」を開発しており、レゴのハブデバイスと連携してセンサーやモーターと連携します。Spike言語は高機能ではあるものの、機能制限があるため、Build HAT Pythonモジュールの同梱は賢明な選択です。このモジュールにより、レゴのキットをより上級レベルのコーディングスキルを持つ開発者にも広く利用できるようになるだけでなく、Raspberry Pi HATの巨大なエコシステム（多くの優れたRaspberry Pi HATを含む）とPythonプロジェクトをレゴで利用できるようになります。
では、Build HATで何が作れるのでしょうか？レゴのインターロッキングブロックのパワーと、センサーやモーターとのインターフェースの容易さを活用すれば、ロボットやM&Mの仕分け装置を作ったり、既存のレゴモデルを自動化したりすることも可能です（レゴR2-D2を喜んで眺めています）。
結論
25ドルで手に入るRaspberry Pi Build HATは、既に対応するレゴキットをお持ちの方、あるいはお手頃な価格で入手できる方にとって、良い投資となるでしょう。レゴの使いやすさをさらに高めるPythonモジュールは使いやすく、学生がさらに高度な学習を進めるための道筋を提供します。HATの選択を慎重に行えば、Build HATはRaspberry Piプロジェクトを簡単に拡張するために活用できます。
レス・パウンダーは、トムズ・ハードウェアのアソシエイトエディターです。クリエイティブテクノロジストとして、7年間にわたり、老若男女を問わず、教育と啓発のためのプロジェクトを手がけてきました。Raspberry Pi Foundationと協力し、教師向けトレーニングプログラム「Picademy」の執筆・提供にも携わっています。
