UNITYでのARDUINO開発入門

ソフトウェアは、Windows、Mac、Linuxで実行できるIDE開発環境であり、ユーザーはArduino用のプログラムをC / C ++で作成できます。

次の記事では、ArduinoをUnityに接続する方法、Arduinoボードに接続されているセンサーの値を取得する方法を示します。 Unityに接続すると、多くのアプリケーションに拡張できます。たとえば、BLE（Bluetooth Low Energy）を介してArduinoに接続されたHololens（ホロレンズ）を使用して、周囲のデバイスを制御します。

UNITYでのARDUINO開発入門

次の記事では以下を使用します。

Arduino R3ボード以外は、ESP8266またはESP32組み込みのBluetoothおよびwifiも含めて使用できます。 または、M5Stackの中にBluetooth、Wifi、加速度センサー、バッテリー、TFTスクリーンという統合モジュールを全部入って使用できます。 すべてがC ++およびArduinoIDEを使用してプログラミングまたはVisual Studioコードをプログラミングしますが、PlatformIOプラグインをインストールする必要があります。

ダウンロードおよびインストール方法

1. Arduino IDEをインストールする

以下のリンクから、OSに適切なバージョンを選択してインストールをダウンロードします。

https://www.arduino.cc/en/Main/Software

2. Javaをインストールする

以下のリンクから、該当なOSバージョンを選択してインストールします。
今回の実例ではWindows-x64環境を使用しているので、画像のようなJavaバージョンを選択します。
https://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/jre8-downloads-2133155.html

3. 初期設定

ArduinoIDEのインストール後、初期設定を行います。
「Tools」→「Board」→「Arduino Uno」を選択します。

「Tools」→「Serial Port」→「COM3」使用しているUSBポートを選択します。

最後「Tools」→「Programmer」→「AVR ISP」を選択します。

4. 超音波距離計センサー・ボード設定

以下の画像のように設置します。

ピン[GND]　↔　 [POWER/－]
ピン[VCC]　↔　 [POWER/＋]
ピン[TRIG]　↔　 [INPUT (digitalport)]
ピン[ECHO]　↔　 [OUTPUT (Analogport)]
距離測定のため、センサ [TRIG] から非常に短いパルス信号 (5マイクロ秒 – ピーク) を放出します。 その後、センサーはPINから反射信号を受信するまでセンサ [ECHO] でHIGHパルスを生成します。 パルス幅は、超音波がセンサーから送信されて戻ってくる時間に相当します。

空気中の音速は340 m / s (物理定数)で、29,412マイクロ秒/ cm (106 /(340 * 100))に相当します。 時間を計算したのち、29,412で除算して距離を算出します。

5. ArduinoIDEでのプログラミング

const int trig = 12;
const int echo = 11;
void setup()
{
​Serial.begin(9600);
​pinMode(trig,OUTPUT);
​pinMode(echo,INPUT);
}
void loop()
{
​unsigned long duration;
​int distance;
digitalWrite(trig,0);
​delayMicroseconds(2);
​digitalWrite(trig,1);
​delayMicroseconds(5);
​digitalWrite(trig,0);
​duration = pulseIn(echo,HIGH);
​distance = int(duration/2/29.412);
​Serial.print(distance);
​Serial.println("cm");
​delay(200);
}

6. シリアルモニタで結果を確認

7. Unity環境へのArduinoを接続する

Unityを起動します。
「File」→「Build Settings…」→「Player Settings」→「Api Compatibility Level」を選択し、「Api Compatibility Level」 で「.NET2.0」を「.NET4.0」に変更します。


UI背景を作るため、「Hierarchy」のラベルの下にある「Create」ボタンを選択し、「UI」→「Image」を選択します。

そのままだと追加した「Image」は小さいので、全面に拡大します。
Hierarchy」内の「Image」を選択し、右側の「Inspector」内に表示されている「Anchor」の画像を選択します。

「Alt」キーを長押ししたまま、下図に示す画像を選択します。

超音波センサの値を表示するため、UIの上にテキストを追加します。
背景を追加するステップと同様に、「Hierarchy」のラベルの下にある「Create」ボタンを選択し、「UI」→「Text」を選択します。

そのままだと追加した「Text」は小さいので、下図赤枠内のように設定して「Text」を大きくしてください。

「Project」タブの下にある「Create」ボタンを選択し、「C# Script」を選択して「C# Script」ファイルを作成します。
任意のファイル名を設定してください。

以下のコードを記述します。

public class ArduinoController : MonoBehaviour
{
private Text m_DistanceText; //距離の表示するテキスト
private SerialPort m_SerialPort;　//USBポート

void Start()
{
    m_DistanceText = FindObjectOfType<Text>();　//シンでのテキストを探す
    m_SerialPort = new SerialPort(“COM5”, 9600);　//ポートを指定する
    m_SerialPort.Open();　//ポートを開く
}

void Update()
{
    if (m_SerialPort.IsOpen) // Arduinoと接続することを確認
    {
        string data = m_SerialPort.ReadLine();　// Arduinoからのデータを取得する
        float dis = 0;
        if (float.TryParse(data, out dis)) //Arduinoからのデータは数かどうか確認する
        {
            m_DistanceText.text = dis + “cm”;　//画面に表示する
        }
    }
}
 private void OnApplicationQuit()
{
    m_SerialPort.Close();//アプリを閉める時ポートを閉める
}

}

最後に「Canvas」オブジェクトに先ほど記述したスクリプトを追加します。
「Hierarchy」内の「Canvas」を選択し、右側に表示される「Add Component」ボタンを選択して先ほど作成したスクリプトを選択します。

再生ボタンを押下すると、センサ～対象物までの距離が結果として表示されます。

デモ動画

Arduino UNO R3とHC SR04のデモ動画

以下の動画は超音波距離計センサーの値を取得してリアルタイムでUnityに表示します。さらにHC-05やHC-10（BLE）というブルートゥースモジュールを利用してケーブルなしデータを伝送することができますが、回路の電源として追加のバッテリーモジュールが必要なのでM5Stackのほうがお勧めします。

Arduino UNO R3およびHC SR04超音波センサーを使用したUnityによる近接センサー回路のArduinoデモ

Source: https://onetech.jp/blog/unityでのarduino開発入門-6473