Arduino UNO R4 MINIMAでSG90サーボが動かない原因と解決方法【エラー対処】

Arduino UNO R4 MINIMAでSG90サーボモータを動かそうとしたらエラーが出て動かない、という経験はありませんか？ UNO R3では問題なく動いていたのに、R4 MINIMAに切り替えたとたんにトラブルが発生するケースが報告されています。この記事ではその原因と具体的な解決方法を丁寧に解説します。

純粋なPython記事ではありませんが、「Pythonで顔認識してサーボモータでカメラを顔の方向へ向けたい」という制作過程でつまづいたトラブルを解決できましたので、同じ悩みを持つ方のために公開します。あくまで一つの解決策ですが、お役に立てれば幸いです。

Contents

実行環境
UNO R3とUNO R4 MINIMAの違い【トラブルの根本原因】
- マイクロコントローラの変更
- PWM（パルス幅変調）出力の仕様変更
トラブルの状況：どんなエラーが出るのか
解決方法：Arduino UNO R4 MINIMAでSG90を動かす手順
配線方法：SG90とArduino UNO R4 MINIMAの接続
まとめ：Arduino UNO R4 MINIMAでSG90を使うポイント

実行環境

まず、本記事での動作確認環境を紹介します。

OS：Windows 10 / 11
Arduino IDE：2.2.1
Arduino本体：UNO R4 MINIMA
サーボモータ：SG90
Python：3.11

上記は執筆時点での最新バージョンです。動作確認にはPythonのinput()メソッドからサーボの回転角度を指示するスクリプトを使用しています。

UNO R3とUNO R4 MINIMAの違い【トラブルの根本原因】

今回のトラブルを理解するうえで、UNO R3とUNO R4 MINIMAの技術的な違いを把握しておくことが重要です。

マイクロコントローラの変更

UNO R3は8ビットのATMega328Pマイコンを搭載していましたが、UNO R4 MINIMAは32ビットのルネサス RA4M1マイコンを搭載しています。

この変更によりクロック速度・メモリ・フラッシュストレージがそれぞれ3〜16倍に向上しています。これはWindowsのCore i3からi7へのアップグレードのような話ではなく、MacのCPUがIntelからAppleシリコン（M1）に切り替わったほどのアーキテクチャ変更です。

つまり、以前のマイコン向けに書かれたコードや使用していたライブラリが、そのままでは動作しない場合があります。今回のSG90サーボトラブルも、このマイコン変更が直接の原因です。

PWM（パルス幅変調）出力の仕様変更

SG90のようなサーボモータはPWM信号で角度を制御します。UNO R3とUNO R4 MINIMAではPWM出力の内部実装が異なるため、従来のServoライブラリをそのまま使用すると正常に動作しない・エラーになるケースがあります。

トラブルの状況：どんなエラーが出るのか

Arduino UNO R4 MINIMAでSG90サーボをR3と同じスケッチで動かそうとすると、以下のような問題が発生します。

サーボが全く動かない（無反応）
コンパイルは通るが動作しない
サーボが震える・異音がする
シリアル通信との併用でクラッシュする

解決方法：Arduino UNO R4 MINIMAでSG90を動かす手順

解決策①：Servoライブラリのバージョンを確認・更新する

まず、Arduino IDEのライブラリマネージャーでServoライブラリが最新版になっているか確認してください。UNO R4 MINIMAのRA4M1マイコンに対応したServoライブラリは、バージョンによってはR4をサポートしていない場合があります。

Arduino IDE上部メニュー →「スケッチ」→「ライブラリをインクルード」→「ライブラリを管理」
検索欄に「Servo」と入力
「Servo by Michael Margolis, Arduino」を最新バージョンに更新

解決策②：ボードマネージャーを最新にする

UNO R4 MINIMAのボードパッケージが古いと、PWM制御が正常に機能しないことがあります。

Arduino IDE →「ツール」→「ボード」→「ボードマネージャー」
「Arduino UNO R4 Boards」を検索
最新バージョンへ更新

解決策③：動作確認用Arduinoスケッチ

ライブラリとボードパッケージを更新したら、以下のシンプルなスケッチで動作を確認してみましょう。

#include <Servo.h>

Servo myServo;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  myServo.attach(9);  // サーボをデジタルピン9に接続
  Serial.println("サーボ初期化完了。角度(0〜180)を入力してください:");
}

void loop() {
  if (Serial.available() > 0) {
    int angle = Serial.parseInt();
    if (angle >= 0 && angle <= 180) {
      myServo.write(angle);
      Serial.print("角度を設定しました: ");
      Serial.println(angle);
    } else {
      Serial.println("0〜180の範囲で入力してください");
    }
  }
}

このスケッチをUNO R4 MINIMAに書き込み、シリアルモニターから角度（例：90）を送信してサーボが動けば正常に動作しています。

解決策④：Pythonからシリアル通信でサーボを制御する

Pythonからサーボを制御したい場合は、pyserialライブラリを使用してArduinoにシリアル通信で角度を送信します。

import serial
import time

# COMポートはご自身の環境に合わせて変更してください（例: COM3, /dev/ttyUSB0）
ser = serial.Serial('COM3', 9600, timeout=1)
time.sleep(2)  # Arduino起動待ち

print("SG90サーボ制御 (Pythonから)")
print("終了するには 'q' を入力してください")

while True:
    user_input = input("角度を入力してください (0〜180): ")
    if user_input.lower() == 'q':
        print("終了します")
        break
    try:
        angle = int(user_input)
        if 0 <= angle <= 180:
            ser.write(f"{angle}\n".encode())
            time.sleep(0.5)
        else:
            print("0〜180の範囲で入力してください")
    except ValueError:
        print("数値を入力してください")

ser.close()

pyserialがインストールされていない場合は以下のコマンドでインストールしてください。