ダンボーハック~よつばと!リボルテックダンボーのロボット化計画―第zero章― ダンボーに至る道 ラズベリーパイ研究室

あずまきよひこさんの人気漫画「よつばと!」に登場する、超人気キャラクター「ダンボー」フィギュア「リボルテックダンボー」を改造して本当にロボットにしてみました。(ダンボー自体がロボットという設定ですが…)

フィギュアの大きさの都合上、手は動きませんし、勿論二足歩行もできませんが、その他については出来るだけオリジナルの設定を活かしつつ、機能を追加しました。

この第zero章では、ダンボーをハックするに至った経緯についてご紹介します。また、ダンボーハック全体で利用している粘土の性質などについても、ここでご説明します。

気が向いたらあなたも、レッツダンボーハック!



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※誠に申し訳ありませんがこちらの電子工作のコンテンツは弊社の実験制作例となっております。十分な安全が保障されているわけではないため、参照や実施は自己責任となってしまいますのでご注意ください。


ダンボーに至る道

当サイトの製品である“ソケットサーバー『HAL』”の大枠が出来上がってきたのが 8 月の終わり頃のことですが、人は目的地にたどり着くと、次の目標を見つけ始めます。

買ったきり机の上に積んであった「実例で学ぶRaspberry Pi電子工作 作りながら応用力を身につける (ブルーバックス) 」に、やっと目を通すことができました。

この本は、基本的には関連書籍である「Raspberry Piで学ぶ電子工作 超小型コンピュータで電子回路を制御する (ブルーバックス)」で紹介されていた回路の応用例が紹介されています。

この本の中で私が特に目をひかれたのは 8 章の「6 脚ロボットを操作してみよう」に紹介されている 6 サーボモーターとサーボドライバーを使ったロボットの作例でした。

サーボモーターを制御するには PWM という、デジタル信号で擬似的にアナログ信号を表現する方法を使うのですが、Raspberry Pi B+ より前は 1 つ、B+ 以降は 2 つまでしか、PWM 信号を出力できません。(ソフトウェア的にシミュレートすることは可能ですが、CPU の負荷状況により信号幅が不規則に広がってしまうため、細かい制御には向きません)

ですが、この本で紹介されているサーボドライバーを使えば、I2C通信を使って最大で16個のサーボモーターを制御出来るようです。

ここ最近は「ロボット」が注目を集めていて、デアゴスティーニから「週刊ロビ」が刊行されたり、Softbankから「ペッパー」、シャープから「ロボホン」などなど、各社から様々なロボットが発売され、ロボットのカンブリアン・エクスプロージョン的な状況になってきました。

そうした状況を見ていると「ロボットといえばやはり二足歩行、僕も二足歩行ロボットを作ってみたい」と思ってしまうのが男というもの。本で紹介されていたサーボドライバーとマイクロサーボモーター 10 個を衝動買いしました。

足首左右・前後、膝、大腿骨と、片脚 4 個、併せて 8 個使用予定ですので、サーボモーター(SG90)5 個入りのパックを 2 つ買いました。

SG90 は 1 個¥400 円程で、普通に手に入るサーボモータの中では恐らく最安だと思います。

他の記事もそうですが、当サイトの記事は「出来るだけ入手しやすい部品を使って、出来るだけ安価に抑え、出来るだけ簡単に作る」ことを目指しているのでこのモーターを選びました。

ちなみに、当サイトで主に Amazon リンクを貼っているのは勿論アソシエイトも目的ですが、何よりも「入手のしやすさ」が他の手段に比べて突出しているからです。私は田舎住まいなのですが、田舎では欲しいものが全く手に入らなくて途方に暮れます。今回の「ダンボーハック」でも様々な部品を取り寄せるのに何度も車を遠くまで走らせては無駄足を踏み、本当に苦労しました。大都市圏の方にはわからないかもしれませんが、田舎者にとって Amazon は本当に便利なんです。

勿論、まず地元のお店で探すことにはしていますが、ガソリン代と時間まで考えたら田舎の地元での買い物はかなり分が悪い選択でしょう。また、電子工作というと秋月電子通商さんや千石電商さんなどなど、多くの通販サイトも頼りになりますが、いかんせん、配送料がバカになりません。

私は Amazon プライム会員なので、大抵の送料は無料ですから、どうしても Amazon 頼みになってしまいます。特に、あれこれと試行錯誤している時は毎日のように1品ずつ購入していたりするので。

秋月さんや千石さん等を利用するのは、ある程度まとめ買い出来る時にした方がよさそうです。

ところで、購入した後に他のサイトの記事などを見ていたら、SG90 はトルクが低い(1.8kgf・cm)ので、SG92R(2.5kgf・cm)の方がパワーがあって良いということでした。

SG92 は 1 個 500 円ほどで、ほんの少し高いだけです。

「失敗したかなぁ?」とも思いましたが、とりあえず、実際に動かしてみないとどうなるかわからないので、そのまま到着を待つことにしました。

二足歩行ロボット作成計画

二足歩行ロボット作成にあたり、筐体には粘土を用いることにしました。

本当は3Dプリンタが使えればそれが良いのですが、今の私には手がでませんし、当サイトの記事を読んだ方でもなかなか所持している方は限られるでしょう。

ですが、粘土で作れるなら本当に誰でも試してみる事ができます。

木を削ったり、あるいはプラ版で整形も考えましたが、とりあえず粘土が一番簡単そうだという結論に。

そこで、近くのお店から 3 種類の粘土を買いあさりました。

まず、「真っ白でなめらかな紙ねんど(ダイソー)」

真っ白でなめらかな紙ねんど(ダイソー)

特徴は固まると石膏みたいな質感でカチンコチンになります。固まった後は結構な重さがあります。

次、「ふわっと軽いねんど(ダイソー)」

ふわっと軽いねんど(ダイソー)

特徴は固まってもスポンジみたいな質感で、とても軽いです。固まった後、カッターやドライバーなどでボロボロと削り崩すことができます。崩した後さらに粘土を盛って整形できます。

次、「色つきかる~い紙ねんど カラーふわふわかる~ん(メガドンキ)」

色つきかる~い紙ねんど カラーふわふわかる~ん(メガドンキ)

特徴は固まるとかなり固くなる割にとても軽いです。デメリットとして、とにかく縮みます。こんなにちいさくなるの?ってくらい小さくなります。また、色付きとのことですがインキを混ぜ込んであるだけなのでアチコチに色移りします。

粘土比較

粘土比較

こんな感じで、サーボモーターを固定することを想定して型を作ってみました。アバウトに作ったというのもあるのですが、それでも「色つきかる~い紙ねんどカラーふわふわかる~ん」の縮みがかなり酷いことがわかると思います。

なお、右から 2 番めの斑の粘土は、「真っ白でなめらかな紙ねんど」と「ふわっと軽いねんど」をブレンドしてみました。結果として、全くなじまずにすぐにボロボロに崩れてしまう状態で、使い物にならない事がわかりました。

粘土の特性は、大体こんな感じです。

サーボモーター、到着から検品まで

SG90 10個

と、いうわけでサーボモーター 10 個到着です。

まずすべきことは、何よりも検品。不良品があったらできるだけ早く連絡しなければなりません。

とりあえず、こんな回路を組みました。

サーボモーターテスト回路

テストプログラムは「Raspberry Piで学ぶ電子工作 超小型コンピュータで電子回路を制御する (ブルーバックス)」のサンプルプログラム 08-04-servo.py です。(正確には、これを PHP に移植して改造したものを利用しています)

これは、半固定抵抗の値を ADコンバーターの MCP3208 で読み取り、その値をサーボモーターの Duty サイクルに変換して PWM 信号を出力し、サーボモーターの回転を制御する回路とプログラムです。

SG90仕様書

これで、ひたすら 10 個のサーボモーターについて、動作確認を行いました。幸いにも、不良品は一つもありませんでした。

『さて、これで明日から制作に入れるぞ…』などと思いながらその日は布団に入りました。

いきなりの方向転換

次の日の朝、目が覚めて思ったことは「よし、計画を見直そう!」でした。

実は、夜寝ている時、浅い眠りの時間に夢の中であれこれと試行錯誤をしていたのです。プログラミングに深く携わった者は、そういう技を自然と身につけます。

『骨格は紙粘土で作るとして SG90 がこのぐらいの大きさだから、そうすると足先はこのぐらいの大きさになって、重さはこれぐらいになって、そうすると脚全体ではこのぐらいの…』と考えていくと、どう考えても物理的に無理な気がしてきました。

SG90 はマイクロサーボという名前にはなっていますが、当初思っていたよりもずっと大きなものでした。これで二足歩行用の脚をつくるとなると、どう考えても脚だけで 15cm 近くにはなりそうです。紙粘土で整形していくとなると結構な重さでしょうし、まず、精度が出ません。

実際に手に取るまではわからなかったものが、手にしてリアルに成ったために予想が出来るように成ったわけです。

それまで大して気にしていなかったのですが、サーボモーターって、回転軸は片方にしか無いんですよね。

サーボモーターの軸

これが、両方に突き抜けて軸があるならある程度アバウトでも固定できるでしょうが、片方だけだと上手く支えきれそうにありません。3Dプリンタが使えればマウンターを作って反対側に◎のような構造をつけることで、両側で支えて回転させることも可能かもしれませんが、紙粘土整形ではそれは難しそうです。

それで『これはどうも無理そうだし、やるとしても手間と時間がかかり過ぎる…』という結論に至りました。そんなに手間暇かけていたのでは、当初の「出来るだけ簡単に作る」の趣旨から逸脱してしまいます。

かと言って、既にサーボモーターは購入してしまったし、何か作らないことにはこのままでは引っ込みが付きません。

それで考えたのが「1からつくるんじゃなくて、何か既製品を改造すれば整形の手間が少ないので簡単にできるんじゃないか?」という事でした。

多分、昔、cubic9.com さんの 赤外線学習リモコンR2-D2 を見ていたのが影響したんだと思います。

となったら、サーボモーターを仕込める筐体探しです。「なんかいいのないかなー…」と google と amazon で検索し始めました。

で、みつけたのが、これ。

130mm…、どのくらいの大きさかな? ってことで、おおよそのサイズ把握です。

ダンボーサイズ把握

身長が実寸で 130mm になるようにプリントしています。元印刷・出版業界出身で Illustrator の古いバージョンを所持しているのが功を奏しました。

最低でも、頭に 1 個、胴体に 1 個は、SG90 が入れられそうです。なんか可愛いし、これにしましょうかってことで、試しに購入してみることにしました。

購入時、Amazonのシールが貼られている限定モデルと比較したのですが、1度で上手く作れる自信がなかったので、少しだけ安いノーマルモデルにしました。本当は Amazon限定 モデルの方がかわいくていいです…(今は Amazon限定モデルの方がロープライスの物がありますね)

また、ダンボーには「ミニ」や「プラモデルタイプ」もあるようですが、ミニですと 80mm なのでサーボを入れることは厳しそうです。

もっというと、このダンボーハックでは結局、SG90は 1 個も使いませんでした。理由は別の記事で詳しくお話しします。

余談

ちなみに、この時点では「ダンボー」なる物が一体何であるのか、全く知りませんでした。後日「よつばと!」の登場キャラクターだということを知ることになります。「よつばと!」という名前は聞いたことはあったのですが、多分萌え漫画だろうと思っていたので全く読んだことはありませんでした。

今回のダンボーハックにあたり、一応、「ダンボーとは何か?」くらいは知っておきたかったので、ネットカフェに通って「よつばと!」(あずまきよひこ著)を全巻読破したのですが、今までの僕のイメージは完全に誤解だったことに気づくとともに、その面白さに虜になりました。「よつばと!」の細かい解説はここでは省きますが、まだ読んだことが無い方は是非とも読んでみることをおすすめします。何処かに忘れてきた遠い昔を思い出すことができるでしょう。心が疲れている方に、特におすすめです。

また、ダンボーハック中に見つけたのですが、「よつばと!」特設サイト で、いくつかのお話が試し読みできます。



ご購入

もう少々お待ち下さい。

体験版

version 1.5 から、IPアドレス制限が無くなり、ライセンス制になりました。ライセンスされていない場合、起動後30時間後に自動的に HAL を終了します。

体験版のインストーラー・スクリプトをダウンロード インストーラー・スクリプト
SHA-1: dd2a390b4f0f8c15301eaee23cd92bd5e831da91
※インストール方法については ソケットサーバー「HAL」の概要 (version 2.0対応版)~導入方法 を御覧ください。

体験版パッケージ
HAL_trial_2_0.tar.gz | version 2.0 | SHA-1: ce31802a5b423a9b0d73721a3d43e0585b009a6f
試用期限 2017/1/31 まで

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