Arduino×超音波センサー（HC-SR04）で障害物検知ロボットを自作する方法【回路＋コード完全解説】

「超音波センサーって難しそう…」「ロボットを自作するなんて自分には無理かも」

そう思っているあなた、実はArduinoと超音波センサー（HC-SR04）を組み合わせれば、初心者でも障害物を検知して自動で避けるロボットが作れます！

今回は回路の組み方からArduinoのコードまで、一気に解説していきます。「電子工作ってよくわからない」という方でもざっくりとした流れがつかめるはずです。ぜひ最後まで読んでみてください 🤖

Contents

この記事で作るもの・対象読者
HC-SR04の仕組みをざっくり理解しよう
回路の組み方【HC-SR04とArduinoの配線】
STEP1：距離測定スケッチを書いてみよう
STEP2：L298Nモータードライバーを追加して動かす
STEP3：障害物検知ロボットの完成スケッチ
動かない・おかしい場合のチェックリスト
応用アイデア：もっと賢いロボットにする
まとめ

この記事で作るもの・対象読者

Arduino robot ultrasonic sensor / Photo by Lisha Dunlap via Pexels

対象読者： Arduinoを触り始めた初〜中級者の方。LEDやボタンは動かしたことあるけど、センサーやモーターは初めて、という方にちょうどいい内容です。

完成イメージ： 超音波センサーで前方の障害物との距離をリアルタイムに測定し、一定距離以内に近づいたらモーターを制御して自動で向きを変える「障害物検知ロボット」です。

用意するもの：

Arduino UNO（互換機でもOK）
超音波センサー HC-SR04
DCモータードライバー L298N
DCモーター × 2（タイヤ付きシャーシキット）
ジャンパーワイヤー・ブレッドボード
モバイルバッテリーまたは単3電池ボックス（6V程度）

HC-SR04の仕組みをざっくり理解しよう

まず超音波センサーの動きを頭に入れておきましょう。イメージとしては「コウモリのエコーロケーション」と同じです。

HC-SR04は2本の「目」を持っています。

Trig（トリガー）ピン： 超音波を発射する
Echo（エコー）ピン： 跳ね返ってきた超音波を受け取る

発射してから返ってくるまでの時間を測れば、距離が計算できます。音速は約340m/s（0℃付近で331m/s）なので、こんな計算式になります。

距離(cm) = 往復時間(マイクロ秒) × 音速(0.0343cm/μs) ÷ 2

÷2しているのは、音が「行って帰ってくる」往復分だからです。ここ、よく忘れがちなのでしっかり覚えておきましょう！

回路の組み方【HC-SR04とArduinoの配線】

まずはセンサー単体で距離測定ができるかテストする回路から始めます。

HC-SR04 → Arduino UNO の配線：

VCC → 5V
GND → GND
Trig → デジタルピン 9
Echo → デジタルピン 10

L298Nモータードライバーはあとで追加しますが、まずはこのシンプルな配線でセンサーが正しく動くか確認をしておきましょう。動作確認をしてから次のステップへ進む、これが電子工作の鉄則です ✅

STEP1：距離測定スケッチを書いてみよう

まず距離をシリアルモニターに表示するだけのスケッチです。ポイントを先にまとめると：

pulseIn() 関数でEchoピンのHIGHパルス時間（マイクロ秒）を取得
取得した時間を計算式に当てはめて距離（cm）に変換
シリアルモニターで確認しながらデバッグ

// HC-SR04 距離測定スケッチ
const int trigPin = 9;   // Trigピンをデジタル9に接続
const int echoPin = 10;  // Echoピンをデジタル10に接続

void setup() {
  pinMode(trigPin, OUTPUT); // Trigは出力（超音波を発射）
  pinMode(echoPin, INPUT);  // Echoは入力（受け取り）
  Serial.begin(9600);       // シリアルモニター開始
}

void loop() {
  // Trigピンをいったんローにして安定させる
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);

  // 10マイクロ秒HIGHにして超音波を発射
  digitalWrite(trigPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);

  // Echoピンがハイになっている時間（往復時間）を取得
  long duration = pulseIn(echoPin, HIGH);

  // 距離を計算（音速0.0343cm/μs ÷ 2）
  float distance = duration * 0.0343 / 2;

  Serial.print("距離: ");
  Serial.print(distance);
  Serial.println(" cm");

  delay(200); // 0.2秒ごとに計測
}

これを書き込んで、シリアルモニター（ボーレート：9600）を開いてみてください。手をかざすと距離の数字が変わるはずです。ここまで動いたら、センサーは正常に動いています 🎉

STEP2：L298Nモータードライバーを追加して動かす

次にモータードライバー（L298N）を追加します。L298Nは「Arduinoからの小さな信号」を「モーターを動かせる大きな電力」に変換する役割を担います。

L298N → Arduino UNO の追加配線：

ENA → デジタルピン 5（PWM対応ピン）
IN1 → デジタルピン 2
IN2 → デジタルピン 3
ENB → デジタルピン 6（PWM対応ピン）
IN3 → デジタルピン 4
IN4 → デジタルピン 7
GND → ArduinoのGNDと共通GND
モーター電源（6〜12V）→ L298Nの+12V端子と電源GND

⚠️ 注意： ArduinoとL298NのGNDは必ず共通にしてください。これを忘れると正しく動作しません。初心者がよくハマるポイントです！

STEP3：障害物検知ロボットの完成スケッチ

距離測定とモーター制御を合体させた完成版コードです。障害物が20cm以内に来たら後退→右折して回避する動作をします。

// 障害物検知ロボット 完成スケッチ

// --- 超音波センサーピン設定 ---
const int trigPin = 9;
const int echoPin = 10;

// --- モータードライバー（L298N）ピン設定 ---
const int ENA = 5;  // 左モーター速度（PWM）
const int IN1 = 2;  // 左モーター方向1
const int IN2 = 3;  // 左モーター方向2
const int ENB = 6;  // 右モーター速度（PWM）
const int IN3 = 4;  // 右モーター方向1
const int IN4 = 7;  // 右モーター方向2

const int SPEED = 150;         // モーター速度（0〜255）
const int AVOID_DISTANCE = 20; // 障害物回避する距離（cm）

void setup() {
  // センサーピン設定
  pinMode(trigPin, OUTPUT);
  pinMode(echoPin, INPUT);

  // モーターピン設定
  pinMode(ENA, OUTPUT); pinMode(IN1, OUTPUT); pinMode(IN2, OUTPUT);
  pinMode(ENB, OUTPUT); pinMode(IN3, OUTPUT); pinMode(IN4, OUTPUT);

  Serial.begin(9600);
}

// --- 距離測定関数 ---
float getDistance() {
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(trigPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  long duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
  return duration * 0.0343 / 2;
}

// --- モーター制御関数 ---
void moveForward() {
  // 左右モーターを前進方向に回す
  analogWrite(ENA, SPEED); digitalWrite(IN1, HIGH); digitalWrite(IN2, LOW);
  analogWrite(ENB, SPEED); digitalWrite(IN3, HIGH); digitalWrite(IN4, LOW);
}

void moveBackward() {
  // 左右モーターを後退方向に回す
  analogWrite(ENA, SPEED); digitalWrite(IN1, LOW); digitalWrite(IN2, HIGH);
  analogWrite(ENB, SPEED); digitalWrite(IN3, LOW); digitalWrite(IN4, HIGH);
}

void turnRight() {
  // 左モーターのみ前進→右に旋回
  analogWrite(ENA, SPEED); digitalWrite(IN1, HIGH); digitalWrite(IN2, LOW);
  analogWrite(ENB, 0);     digitalWrite(IN3, LOW);  digitalWrite(IN4, LOW);
}

void stopMotors() {
  analogWrite(ENA, 0); analogWrite(ENB, 0);
}

void loop() {
  float distance = getDistance();

  Serial.print("距離: ");
  Serial.print(distance);
  Serial.println(" cm");

  if (distance > 0 && distance < AVOID_DISTANCE) {
    // 障害物が近い → 後退してから右折
    Serial.println("障害物検知！回避します");
    moveBackward();
    delay(500);
    turnRight();
    delay(600);
  } else {
    // 障害物なし → 前進
    moveForward();
  }

  delay(100);
}

ここが重要です。このコードの動作をまとめると：