ユニバーサル社会で役立つデザインや技術の研究
小学1年の三男が、マインドストームで車のプログラミングに挑戦していました。兄に手伝ってもらい、自分の作りたい動作を実現したようです。
三男が車をレゴ・マインドストームで組み立て、プログラミングをしていました。
三男はスクラッチを使ったことがあるため、ビジュアルプログラミングに若干の心得があります。
三男が作ったのは、壁にぶつかったら戻ってくる車です。
先端のスイッチセンサーが押しこまれたら、車輪のモーターが逆回転するシンプルなプログラミングでしょう。
戻ってきた車は、進んだ距離とだいたい同じ距離で静止します。ここのプログラミングは長男に手伝ってもらったようです。
兄弟でプログラミングを楽しく学んでいる姿を見守ります。
マインドストームで作った自動ロボットで、ボッチャボールを回収します。前回から試行錯誤して、見事ボールを持ち帰るロボットが完成しました。
小学生の長男がプログラミングをしながら、ボッチャボールを持ち帰る自動運転ロボットを作っています。途中から次男もプログラミングに参加しています。
前回はスイッチセンサーにボールが触れたら旋回するようなプログラムをつくっていました。
しかし、走行のプログラムを追加した時、問題が発生。
スイッチがボールに当たっても、押し込むことができないことに気づいたようです。
センサーを変えます。
スイッチセンサーを色センサーに改修しています。
単純に考えると距離センサーだと思ったのですが、まさかの色センサー。
たしかにこれなら、ボールの色によって運ぶ場所を変えるなど、拡張性があります。
しかも赤ボールを見つけたら、旗みたいなものが降りて、色センサーを物理的に遮っています。
赤を見つけたときに旋回する処理が繰り返されるのを防いでいるのでしょう。
多分、プログラミングで繰り返しを防ぐことはできると思いますが、物理遮断の動作がカッコいいので、これも正解でしょう。
ボッチャボール自動回収ロボットの完成です。
進んだ距離を記録しているので、自分の手元に戻ってきて止まります。その実装も驚きました。
ただ、180度ターンが難しいようで、160～200度くらいの間でブレるとのことです。
それくらい、いいんじゃないかな。
私が調べてみても、マインドストームのモーターで正確な動作は難しいようでした。
長男にとって、マインドストームで作る初めての自作ロボットです。
いくつもの失敗を喜びながら、3日くらい試行錯誤し、完成までを楽しんでいました。
長男がマインドストームV3でボッチャボールを回収する自動ロボットを作っています。試行錯誤しながら、少しずつ実現していました。
レゴのマインドストームEV3で、けっこう重量のあるボッチャボール（約275g）を持ち上げて運ぶ自動ロボットを、長男が作っています。
しかし、なかなかうまくいかないようです。ボールの重さがネックです。
一度分解して、新たに作り直しています。
作り直したロボットは、ボールの重さに負けないように、摩擦の強いキャタピラを付けています。
また、前方には片方欠けたようなアームがついていました。
アームの根元にスイッチセンサーが見えます。
これにボールが接触すると、何か起こりそうです。
プログラミングをして、動作テストです。
スイッチセンサーが反応すると、アームでボールをひっかけて、180度旋回しています。
「スイッチが押しこまれたら旋回する」というプログラミングでしょう。
今はこれだけの動作ですが、簡単な動作を一つずつ分解してプログラミングしていくのは、良い思考だと思います。
プログラミングを追加して、ボールを持ち帰るロボットになるか？期待しています。
家に謎の箱があります。長男が作った防犯ブザーです。これをランドセルに付けるのかな？
長男には木材や電子部品など、工作に使う道具を渡しています。
ある日、リビングの片隅に、謎の箱が現れました。ベニヤを正方形に5枚切り、接着したものです。何か電子部品が詰め込んだようです。
プラバンでできた箱のふたには①～③の数字が書かれています。気になって開けてみました。
①のふたを開けたら「あけるな」とでてきます。
・・・。
あけないよ。
長男がこの箱の説明をしてくれました。
ピンを抜くと大きな電子音が鳴る防犯ブザーでした。
回路の途中に、絶縁体のピンを挟み込んでいるようです。
ランドセルにぶら下げるのかなと想像しましたが、この大きさは据え置き型防犯ブザーでしょう。
不審者が入ったとき、少し効果はありそうです。
サーボモーターに付けるリールを３Dプリントいました。しかし、歪みが大きく、糸が外れてしまうことがあります。火であぶって整形しましょう。
熱溶解積層で３Dプリントしたものなので、熱を加えれば造形物は柔らかくなります。家にあったチャッカマンであぶってみましょう。
あぶりすぎたのか、ちょっと焦げました。
柔らかくなったところを整形し、糸が外れないようにはなりました。
見た目はかっこ悪いですが・・・。
360度回転するサーボモーター「MG996R」。回転し続けるため、糸を巻き上げて物を吊り上げるという使い方ができます。どれくらいの重さを吊り上げられるか確かめます。
ボールとしては重い275gのボッチャボールを吊り上げてみます。
サーボホーンに自作した巻き取り器を付けて、回して見ると・・・
吊り上がりました！
テストの例がマイナーで想像しにくいかもしれませんが・・・500mlペットボトル半分くらい入った水を吊り上げることはできるようです。（限界まで挑戦していません。）
私の実利用では、200gくらい持ち上がれば良いため十分です。
もしSG90-HVなどを使っていて、パワー不足を感じるときは、MG996Rを利用しましょう。
超軽量ボッチャランプを作りました。ネット経由で動く回転台と組み合わせると、スマホで操作できるランプになります。公式戦で動力付きランプは認められていないので、練習や非公式戦用です。
ボッチャランプの方向をスマホで操作してみます。あとは最低限、ボールの発射装置がほしいところ。
しかしそれ以前に、台が安定しません。反動で動いてしまいます。
ブツブツのついた滑り止めをモデリングして、ゴム素材で３Dプリントします。
これを４つ用意して、台にはめます。
再び動かしてみましたが・・・ダメでした。反動で台がずれてしまいます。
根本的に重さが足りないような気がします。
固定と安定を考えると重めの三脚の方が良く、さらに動力は三脚の上にあった方が良いと思います。
超軽量を目指していましたが、動力を付けると支柱や台にはある程度重要が必要なようです。
改良を進めます。
ボッチャランプは重いです。ボッチャランプを担いで出張に行くのがつらく、従来の10分の1以下に軽量化した、0.8kgのランプを作りました。
私が所持しているランプは10kgあります。出張でランプとボールセットを持ち運ぶのが、かなりつらいです。
レクリエーションボッチャや体験イベントで使うなら、そこそこの性能で軽いランプが望ましいです。
作りましょう。
ボッチャランプをレーザーカッターと３Dプリンターを駆使して作りました。
軽量なバルサ材を使っています。総重量は821g。
あと60cmほど延長パーツを追加する予定で、最終的には950gくらいになると思います。
500mmペットボトル2本より軽いです。
ちなみに一脚を除くと387gとなります。
軽い反面、耐久力には懸念があります。
使っていくうちに、耐久力は明らかになっていくでしょう・・・。
分解したボッチャランプの最長部分で65cmです。大きめの袋に入れて、持ち運ぶことができます。
ランプを支える台には、市販の一脚や三脚を使います。
軽いので、幼児にも簡単に組み立てられます。
木のすべり台部分は、差し込み式のジョイントでつなげていく構造です。
実際にボールを転がしてみました。
一脚だとランプが揺れて、ちょっと不安定かもしれません。
それでも、レクリエーションボッチャでは使えるくらいの精度が出ます。
引き続き、このランプのオプション開発を進めます。
レーザーカッターでバルサ材を（少し欠けた）円形にカットしました。ホールソー ドリルより、美しくカットできます。
FABOOL Laser Miniの3.5wを使い、5mmのバルサ材をカットします。
そこまで強力なレーザーではないため、この厚さだと切断まで何度もレーザーを当てる必要があります。
ただ、無理せずに深く切れ込みが入ったところで、カッターナイフでの切断に切り替えました。
切断すると断面に焦げがあります。これはヤスリがけできれいになります。塗装して隠してもよいでしょう。
以前、バルサ材をホールソー・ドリルで円形にカットしたことがあります。
しかし、切断面がレーザーカッターほど美しくありません。
精度の面でも、ホールソーだとサイズが段階的で、刃も厚いため、数ミリ単位の調整はできません。正確さはレーザーカッターにかなわないでしょう。
円形にカットしたバルサ材は、現在制作中のすべり台の最上部として作っています。
丸いくぼみにボールを置いて転がす予定です。
パーツが揃ったので、次回は組み立てます。
obnizとサーボモーターで歯車を動かしてみます。歯車工学（？）の知識がなくても、意外と簡単に作れます。そして組み立て、ネット経由で回転する一脚台となりました。
オンライン３Dソフト「Tnkercad」で歯車のモデリングをしました。
歯を2つ対角線上に作って、それを回転コピーさせていけば歯車になります。
あまり厳密に設計せず、直感で作っても、歯がかみ合ってくれます。
回転角度とか、回転速度とかの精度を求めるような場合は、歯車工学の知識が必要かと思います。
歯車を３Dプリントするときは、密度100％が望ましいと思います。
歯が折れないように強度が必要でしょう。
プリントした２つの歯車にはそれぞれ、SG-5010サーボモーター、ベアリング回転盤を取り付けます。
歯車の裏には、サーボホーンやベアリング回転盤を取り付ける溝を作っておきました。
今回歯車で動かしたいのは一脚です。
一脚取り付け台も３Dプリントしました。
きついゴムのようなフィラメントでプリントしていて、差し込むと私の持っている一脚（HAKUBA KUP-80）がしっかり固定されます。
ダイソーの木箱に歯車を取り付けていきます。
まずはベアリング回転盤をネジ止め。
次に歯車と回転盤と一脚台を一気にネジ止めします。
事前に木箱にドライバーを通すための４つの穴を空けています。
・・・回転するので、穴は１つで良かったようです。
回転一脚台となりました。
続いてサーボモーター付き歯車を取り付けます。
サーボモーター取り付け器具のモデリングが悪くて、ネジ止めした時に割れました。
・・・モデリングをやり直して、組み立て直します。
歯車で動く、一脚回転台が完成しました。
obniz公式サイトのコードにある、スライドバーで動作テストできます。
良い感じで動いています。
一脚をセットしても、問題なく動きました。
obnizはネット経由で動作するため、これで地球の裏側からでも一脚を回転させることができるようになりました。