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小学生でもできる?電子工作入門:ArduinoとRaspberry Piを使って電子工作を始めてみよう

コラム

Arduinoって何?Lチカから始める電子工作入門|レゴの次のステップへ【CotoMirai】
⚡ 電子工作入門ガイド

Arduinoって何?
Lチカから始める電子工作の世界

レゴやSPIKEでプログラミングに慣れてきたら、次は「本物の回路」に挑戦しませんか。ArduinoとRaspberry Piの違い、必要な道具、最初にやること(Lチカ)を図解で丁寧に解説します。

🔌 Arduinoとは何か 🍓 Raspberry Piとの違い 💡 Lチカのやり方 🤖 Ottoロボットへの道

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CHAPTER 01

Arduinoとは何か
小さな「司令塔」ボード

Arduino(アルドゥイーノ)は、イタリアで2005年に開発された小型のマイコンボードです。「電子工作をもっと手軽に」という思いで作られ、今では世界中の学生・エンジニア・クリエイターに使われています。

一言で言うと、「プログラムを書き込むと、つないだ部品(LED・モーター・センサーなど)を思い通りに動かしてくれる司令塔」です。レゴSPIKEのハブに似た役割ですが、より汎用的で、自分で回路を組み合わせる自由度が格段に高いのが特徴です。

Arduino Uno R3 実物写真
Arduino Uno R3(実物)。緑のPCBに各部品が実装されており、上部にデジタルピン列、下部にアナログ・電源ピン列が並ぶ。
Arduino Uno R3 USB-B PCと 接続 電源 ジャック ATmega328P マイコン チップ RESET デジタルピン(0〜13番) ← プログラムで ON/OFF 制御 アナログピン(A0〜A5) ← センサーの値を読み取る 電源ピン 5V / 3.3V / GND LED (13番)
Arduino Uno R3 の各部位。青がデジタルピン、オレンジがアナログピン、赤が電源ピン。
💡

レゴSPIKEとの違いは「回路を自分で組む」こと

レゴSPIKEはモーターやセンサーが専用コネクタで簡単につながりますが、Arduinoは自分でブレッドボードに部品を並べて回路を作ります。難しそうに見えますが、これが本物の電子工学の入り口です。

CHAPTER 02

ArduinoとRaspberry Pi
何がどう違う?

電子工作を調べると必ず出てくる2つのボード。よく混同されますが、役割がまったく異なります。

Arduino マイコンボード ▸ OSなし・電源入れると即動作 ▸ 部品を直接コントロール ▸ プログラム言語:C/C++ ▸ 向いてる用途:センサー・ロボット 💰 本体 約¥3,000〜5,000 VS Raspberry Pi シングルボードコンピュータ ▸ Linux OS が動く小型PC ▸ 画面・キーボード・Wi-Fi対応 ▸ プログラム言語:Python他 ▸ 向いてる用途:AI・Web・IoT 💰 本体 約¥8,000〜15,000
Arduino=部品を動かす専門家 Raspberry Pi=小さなパソコン、という整理が分かりやすい。
比べる点 🔵 Arduino 🍓 Raspberry Pi
正体 マイコンボード(小型の制御基板) シングルボードコンピュータ(小型PC)
OS なし。電源を入れると書き込んだプログラムが即起動 Linux(Raspberry Pi OS)が動く
プログラム言語 C/C++(Arduino言語) Python・JavaScript・C++ など何でも
得意なこと モーター・センサー・LEDなど部品の制御。リアルタイム処理 Webサーバー・AI・画像処理・IoT
初心者向き? ◎ 入門しやすい。情報も豊富 △ 少し知識が必要
本体価格目安 約3,000〜5,000円 約8,000〜15,000円
🌱

まずArduinoから始めるのがおすすめ

「ロボットを動かしたい」「センサーを使いたい」という目的なら、最初はArduinoが向いています。電源を入れるとすぐ動き、情報も豊富。慣れてきたらRaspberry Piと組み合わせることもできます。

CHAPTER 03

最初に用意するもの
7つの道具

Arduinoを始めるのに必要なものは意外とシンプルです。特にLチカ(LEDをチカチカ点滅させる入門実験)なら、以下の7点があれば今日から始められます。

🟦

① Arduino Uno

本体基板。入門には「Uno R3」が定番。情報が最も豊富で迷ったらこれ。

約3,000〜5,000円
💻

② PC(Windows or Mac)

プログラムを書くのに使用。スペックは一般的なものでOK。

手持ちのPCで可
🔌

③ USBケーブル(Type-B)

PCとArduinoをつなぐ。古いプリンターと同じ形状。セットに付属が多い。

約300〜500円
🧩

④ ブレッドボード

部品を差し込んで仮の回路を作る板。はんだ不要で試行錯誤できる。

約300〜600円
💡

⑤ LED

光る電子部品。赤・緑・青など色は何でもOK。5個入りパックが便利。

約100〜300円
〰️

⑥ 抵抗(220Ω〜330Ω)

LEDに流れる電流を制限する部品。これがないとLEDが壊れる。

約100〜200円
🔗

⑦ ジャンパーワイヤ

ブレッドボードとArduinoをつなぐ短いワイヤ。オス-オス型を。

約300〜500円
🛒

スターターキットを買うと一番お得

Amazon等で「Arduino スターターキット」や「ELEGOO UNO R3 キット」を検索すると、上記の部品がほぼ全部入ったセットが2,000〜4,000円で手に入ります。バラバラに買うより安く、最初の一歩にぴったりです。

ブレッドボードの仕組みを理解しよう

ブレッドボードは、内部で決まった方向に穴が電気的につながっています。この構造を理解することが、回路作りの基本です。

+ 電源ライン(横につながっている) - GNDライン(横につながっている) ← 中央の溝(左右は切れている) 縦方向に つながっている 部品エリア(縦1列が電気的につながる)
ブレッドボードの内部接続。赤ラインは横につながり(電源用)、中央部分は縦につながる(部品接続用)。
CHAPTER 04

もう一つの選択肢
Arduino Nano の使い勝手

Unoを覚えたら(あるいは最初から)ぜひ知っておきたいのが Arduino Nano です。Unoとほぼ同じ機能を持ちながら、サイズが約半分。ブレッドボードにそのまま差し込んで使えるため、実用的なものを作るときの「本命」として愛用する人が多いボードです。

Arduino Nano 実物写真
Arduino Nano(実物)。Unoの約1/4のサイズながら同じATmega328Pを搭載。左端にMini-USB端子が見える。
Arduino Nano Mini-USB ATmega328P マイコン TQFP-32 3.3V IC 16MHz RST L デジタル ピン群 D13 3V3 REF A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 5V RST GND VIN アナログ ピン群 電源 ピン デジタル ピン群 D1(TX) D0(RX) RST GND D2 D3~ D4 D5~ D6~ D7 D8 D9~ D10~ D11~ D12 基板幅:約18mm(Unoの約半分)
Arduino Nano のピン配置図。左列がアナログ・電源ピン、右列がデジタルピン。Unoと同じATmega328Pチップを搭載。
Arduino Uno R3 68.6mm × 53.4mm ✓ 入門・学習に最適 ✓ 大きくて扱いやすい ✓ USB Type-B(標準的) ✓ 電源ジャックあり 約 ¥3,000〜5,000 vs Nano 45mm × 18mm 小! ✓ ブレッドボードに直刺し ✓ 完成品に組み込みやすい ✓ 同じプログラムが動く △ USB Mini-B(別途必要) △ 電源ジャックなし 約 ¥800〜2,000(互換品)
Arduino Uno(左)と Arduino Nano(右)のサイズ比較。マイコンチップは同じATmega328Pなので、Unoで書いたプログラムがNanoでもほぼそのまま動く。

NanoがUnoより優れている場面

Nanoの最大の特徴はブレッドボードにそのまま差し込んで使える点です。Unoはサイズが大きいためブレッドボードの横に置いてジャンパー線でつなぎますが、Nanoはブレッドボードの中央に挿せるので、配線がスッキリします。

🔌

ブレッドボードに直挿し

ピンヘッダーがブレッドボードの穴にそのまま入る幅(18mm)。Unoでは横に置く必要があった配線が、Nanoなら中央から直接できる。

📦

完成品への組み込み

Ottoロボットや自作デバイスに内蔵するとき、Nanoの小ささが活きる。「試作はUno、完成品はNano」という使い分けが定番。

💰

互換品が安い

Amazonや秋月電子で800〜2,000円台の互換品が豊富。Unoと同じスケッチが動くので、複数台使いたいときにコスト削減になる。

📊

アナログピンが多い

UnoはA0〜A5の6本だが、NanoはA0〜A7の8本。センサーをたくさんつなぐプロジェクトで重宝する。

⚠️

NanoはUSBケーブルの形状に注意

Arduino NanoはUSB Mini-B端子を使用します(古いデジカメなどと同じ形)。最近のスマホで使うMicro-BやType-Cとは別物なので、購入時にケーブルも一緒に用意しておきましょう。互換品の中にはType-C端子のものもあります。

Arduino Nano をブレッドボードに挿した状態 Arduino Nano Mini-USB ←空きエリア (部品接続用) 空きエリア→ (部品接続用) 左右の空きエリアに直接 LED・センサーなどの部品が差し込める
NanoをブレッドボードへドッキングするとUnoより配線がスッキリ。左右の空きスペースに直接部品を差せる。
Arduino NanoをブレッドボードにのせたLチカ配線(Fritzing)
NanoをブレッドボードへドッキングしたLチカ配線(Fritzing図)。ブレッドボード中央にNanoを直接挿せるので配線がスッキリする。

どちらを選べばいい?

最初の一台→ Arduino Uno がおすすめ。大きくて扱いやすく、情報も最多。
2台目・完成品に入れたい→ Arduino Nano が活躍。Unoで作った回路をそのままNanoに移行できる。CotoMiraiではUnoで学んだ後、Nanoへのステップアップも一緒にサポートしています。

CHAPTER 05

Lチカをやってみよう
電子工作の「Hello World」

「Lチカ」とは、LEDをチカチカ点滅させることです。プログラミングの入門が「Hello World」の表示なら、電子工作の入門はLチカ。これができれば、次に何でも挑戦できます。

Arduino Uno デジタル 13番ピン GND(マイナス) 抵抗 220Ω (電流を制限) LED (アノード→カソード) 電流の流れ:13番 → 抵抗 → LED(+) → LED(-) → GND
Lチカの回路図。13番ピン → 抵抗 → LED(+) → LED(−) → GND の順につなぐ。
Arduino UnoとブレッドボードでLチカの配線(Fritzing)
Lチカの実際の配線(Fritzing図)。ArduinoのデジタルピンからブレッドボードのLED・抵抗へとつなぐ様子がわかる。

手順は5ステップ

1

Arduino IDEをPCにインストール

arduino.cc から無料でダウンロード。プログラムを書いてArduinoに送り込むためのソフトです。

2

回路を組む

Arduino の 13番ピン → 抵抗(220Ω)→ LED(長い足=アノード)→ LED(短い足=カソード)→ GND の順にブレッドボードで接続します。

3

USBでPCと接続

USB-BケーブルでArduinoとPCをつなぎます。ArduinoのLEDが光れば認識成功。

4

スケッチ(プログラム)を書く

下のコードをArduino IDEに入力します。「スケッチ」はArduinoでのプログラムの呼び名です。

5

書き込んで実行!

「→」ボタン(Upload)を押すとプログラムがArduinoに送られます。LEDが1秒ごとに点滅したら成功です。

💻 Lチカのスケッチ(Arduino IDE)
// セットアップ:起動時に1回だけ実行される void setup() { // 13番ピンを出力モードに設定 pinMode(13, OUTPUT); } // ループ:ずっと繰り返し実行される void loop() { digitalWrite(13, HIGH); // LED を点灯(5V を出力) delay(1000); // 1秒(1000ミリ秒)待つ digitalWrite(13, LOW); // LED を消灯(0V に戻す) delay(1000); // 1秒待つ }
digitalWrite(13, HIGH) 13番ピンから 5V を出力 💡 点灯! digitalWrite(13, LOW) 13番ピンを 0V に戻す 消灯
HIGHで5Vを出力してLED点灯、LOWで0Vに戻して消灯。これを繰り返すのがLチカ。
⚠️

LEDには向きがある!逆につなぐと光らない

LEDの足は長い方が「+(アノード)」、短い方が「-(カソード)」です。アノード側を13番ピン(抵抗経由)につなぎ、カソード側をGNDにつなぎます。逆にしても壊れることはありませんが、光りません。

Lチカから一緒にやってみませんか?
CotoMiraiの入門クラスで

回路の組み方からプログラムの書き方まで、個別指導でサポートします。

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CHAPTER 06

次のステップ
Ottoロボット制作へ

Lチカに慣れたら、次は部品をどんどん追加していきます。その先にあるのが、ArduinoをベースにしたOtto(オットー)という二足歩行ロボットの制作です。

Ottoロボット
Ottoロボット(完成形)。緑色の頭部に超音波センサーの目が光る、手のひらサイズの二足歩行ロボット。
Otto配線図(Arduino Nano使用)
Otto配線図。中心にArduino Nanoを配置し、4つのサーボモーターと超音波センサーを接続。Nanoの小ささがここで活きる。

🤖 Ottoロボットとは?

チェコで開発された教育用の二足歩行ロボット。世界中の学校で使われており、Arduinoをベースに4つのサーボモーターで歩く本格的なロボットです。手のひらサイズながら、超音波センサーで障害物を感知する機能も持っています。

  • 4つのサーボモーターで滑らかに歩く
  • 超音波センサーで周囲を認識する
  • ビジュアルプログラミング(Otto Blockly)から始められる
  • 慣れてきたらC++で本格的な制御プログラムを書ける
  • 最終目標:ロボカップジュニアへの参加
LEGO SPIKE/Scratch Lチカ Arduino入門 回路・C/C++基礎 Ottoロボット センサー・制御 サーボモーター ロボカップ ジュニア参加 国際大会への道 本格的な エンジニアリング AI・IoT へ
CotoMiraiでの学習ロードマップ。レゴの次がArduino入門(Lチカ)、その先がOttoロボットとロボカップ参加。
CHAPTER 07

CotoMiraiで一緒に学ぼう

南青山のCotoMiraiでは、この記事で紹介したArduino入門からOttoロボット制作まで、個別指導でサポートしています。「難しそう」「どこから始めればいいかわからない」という子でも大丈夫。まず一緒にやってみましょう。

  • Lチカなどの入門編から始められます。回路の組み方、Arduino IDEの使い方、基本的なコードの書き方を、実際に手を動かしながら学びます。
  • レゴSPIKEからの移行もスムーズ。ビジュアルプログラミングの経験があれば、C/C++への移行もスムーズに進められます。
  • 1対2〜3の個別指導。わからないことがあればその場で聞けます。自分のペースで進められるので、詰まって挫折することがありません。
  • 最終目標はOttoロボットとロボカップ参加。Lチカを卒業した後のロードマップが明確です。
💬

体験した保護者の方の声(例)

「レゴのプログラミングを1年やって、『次は本物の回路がやりたい』と言い始めたのでCotoMiraiに相談しました。Lチカを一緒にやってもらい、今はOttoロボットの制作に取り組んでいます。」(小5・男の子の保護者)

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✉️ info@kids-mirai.jp / 担当:平島

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