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1章― 頭部 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1章ではまず、ダンボーの頭部を完成させます。塩ビシートをアバウトに切って絶縁テープで貼り合わせ、粘土で土台をつくって部品を埋め込みます。

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。


よつばと!リボルテックダンボーを改造してみました

ダンボーハック開始

届きました。「よつばと! リボルテックダンボー [お化粧なおしBOX] 約130mm ABS&PVC製 塗装済み可動フィギュア (再販版)」です。

リボルテックダンボー

開封して立ててみました。顔の脇にあるスイッチで目が光ります。漫画の通りですね。

開封したダンボー

顔ハック

さて、ではハックしていきましょう。顔の底の蓋のネジは全部で 3 箇所です。1 つが電池ボックスの底にあるので注意して下さい。ネジをすべて外すと顔の底の蓋が外せます。

ダンボーの顔のネジ位置

顔の底の蓋を外してから、サーボモータを入れて位置合わせをしてみました。

SG90を当ててみる

んー…、ちょっと大きすぎるようです。顔の水平方向回転用のサーボモーターが、顔の中心からずれてしまいますね。SG90では少し大きすぎるようです。

もうちょっと小さいサーボモーターは無いかと探した所、秋月電子通商さんで取り扱いのこんなサーボモーターが見つかりました。

GWSサーボ PIC/STD/F(フタバ)

GWSサーボ PIC/STD/F(フタバ)

大きさ 22.8x9.5x16.5mm と、SG90の 31x11.8x22.2mm よりも 5 mm程高さが低いモーターです。トルクは0.7kg と SG90 の半分以下、お値段は SG90 の倍してしまいますがしかたありません。これを 2 つ買ってみました。そして再度サイズ合わせです。

再度サイズ合わせ

なんとなく良さそうですね。写真では顔水平方向のサーボは SG90 ですが、結局、両方共PIC/STD/Fを使いました。

なお、このPIC/STD/Fですが、かなり古いサーボのようなので、ひょっとしたら将来、手に入らなくなるかもしれません。その場合は、サーボ R/Cネットショップ ロビンさん等で、同様の小さいサーボモーターを探すと良いかと思います。(ROBIN 3.5g RB-S035D デジタル等が良いかもしれません)

サーボモーターのマウンター作成

さて、適切なサーボモーターが入手できたので、次はマウンターを作成します。顔水平方向回転用のサーボモーターを収納し、顔垂直方向回転用のサーボモーターと接続するためのケースです。これは、ケイヨーD2で買ったポリスチレン板(¥213)を利用しました。

ポリスチレン板

マウンター設計図

このポリスチレン板に細い油性マジックでアタリを付けてアクリルカッターで切り出し、電動ドリルで穴を開けます。

上記は全て、私がダンボーハックで実際に使った工具です。全てケイヨーD2で揃えました。

これらは Amazon プライムの対象外のようなので、近くのケイヨーD2で購入したほうが早いでしょう。別の商品でも構いませんが、ドリルはダンボーハック全体で、φ3、φ4、φ5、φ6、φ6.5 を使用します。

サーボマウンター部品

こんな感じになります。ご覧の通り、結構アバウトです。サーボモーターのサーボホーン(白い固定用具)は片方を切り落としてヤスリでラウンド加工し、マウンターの斜めに作ったスリットに嵌まるようにしておきます。

これを組み立てていきます。

まず、サーボモーターの 1 つの固定用の羽を削り落とします。ニッパ等で切り落としてからヤスリで削って平らにすると良いでしょう。

サーボモーターの加工

マウンターの組み立て方は以下の写真の通りです。絶縁ビニールテープをつかって貼り合わせていきます。

マウンター1

サーボホーンが外れないように蓋をします。

マウンター2

マウンタープレートで加工したサーボモータを挟み、ステンレス 小ネジ鍋で止めます。サーボモータの残っている羽が小ネジの上に乗るように配置します。

マウンター3

サーボモータのサイドと底にプレートを当て、絶縁ビニールテープで貼って固定します。

マウンター4

マウンター完成です。

マウンター5

粘土でもう一つのサーボモーターの固定場を作る

次は、顔垂直方向回転用のサーボモーターを固定するための土台を粘土で作ります。

使うのは「ふわっと軽いねんど【ブラウン】」(ダイソー)です。

まず、粘土の湿気がモーターを錆びさせることがないよう、ラップでくるみます。

サーボモーターをラップでくるむ

そして、顔の横に粘土を盛り付け、モーターを埋め込みます。この際、先程のマウンターから少し余裕を持たせるため、顔の前後中心よりも少し顔の前側にモーターを寄せました。

粘土を盛ってサーボを埋め込む

半日ほど放置して乾くのを待つと、サーボモーターの土台が完成します。

粘土乾燥後

この「ふわっと軽いねんど」は乾いた質感は固いスポンジ状で、カッターやドライバーでボロボロと崩すことができます。ですから、少し大目に盛って乾燥させてから崩し、サイド粘土を少しだけ盛って表面を整える、ということが簡単にできます。

モーターの固定性を高めるため、顔の内側に粘土を更に盛って壁を作りました。

固定力を強化

LEDと半透明塩ビシートで目を作る

次はダンボーの目です。漫画ではダンボーの目は顔横のスイッチを入れると光る設定になっているので、LEDを埋め込みます。ただし、両目ではなく片目(左目)だけです。

LED は、RGB LED を利用しました。様々なステータスを RGB の各値による色で表現できるので、RGB LED が便利です。

私が使用したのはコレです。カソードコモンタイプ(他の3本がアノード側)です。

RGBフルカラーLED 5mm4本足 OSTA5131A カソードコモン 秋月電子通商¥50

これに、

LED光拡散キャップ(5mm) 白 日本製 秋月電子通商¥30

このキャップを被せて光を拡散させます。

さて、ではまず下準備です。LEDの脚が粘土に触れないように、絶縁ビニールテープを巻いて保護します。

LEDの金具をテープで保護

そうしたらLEDの根本でLEDの脚を折り曲げ、絶縁ビニールテープで足がショートしないよう適度に離して覆い、顔に埋め込めるようにします。なんか、カオナシみたいですね…

LEDの脚を曲げて顔に埋め込めるようにする

次は、塩ビシートを使います。この塩ビシートもケイヨーD2で買いました。(¥213)

塩ビシート

これを、適度な大きさで切り出して目の部分に当ててみます。

はめ込み

適度な大きさであることが分かったら、この表面を粗目のサンドペーパーで削り、透明度を落とします。写真左が粗目加工後です。透明度が落ちているのがおわかりいただけるでしょうか?

サンドペーパー粗目加工前と後

以下が、粗目加工前と後の比較写真です。

粗目加工前

粗目加工前

粗目加工後

粗目加工後

LED が見えづらくなっているのが分かるかと思います。

カメラの埋め込み

もう片方の目(右目)には、Raspberry Pi のカメラモジュールを埋め込みます。例によって、腐食防止のためラップでカメラモジュールを覆います。

Raspberry Pi カメラモジュールの保護

私は以前から購入してあった赤外線カメラモジュールを利用しました。ですが、赤外線照明がなければどのみち暗闇では撮影できないので、普通のカメラモジュールでも構いません。

なお、付属のカメラ用ケーブルは 155mm と短いため、長めのケーブルを用意したほうが良さそうです。20 円程しか違わないので、私は 100cm のケーブルを利用しました。

この Raspberry Pi 用のカメラモジュールのレンズの周りの円形の突起が、ほぼ、ダンボーの目の穴と同じサイズです。(カメラレンズ周りの円形突起の方が若干小さめ)

そうしたら、このカメラを先程のように紙粘土で土台を作って目に埋め込みます。やはり、絶縁ビニールテープで固定します。

粘土でカメラの固定台をつくる

カメラケーブルとりまわし

サーボモーターと左目 LED をセットし、干渉など無いかチェックします。

サーボマウンターとの干渉チェック

100 均で売っているメラミンスポンジを切り出して、左目 LED の上に嵌め、光が漏れないようにします。

メラミンスポンジ

メラミンスポンジで蓋をする

ひとまずこれで、ボディーの上に設置して立たせてみます。

サーボホーンをネジで止める

途中経過

良さそうですね。

明るさセンサーと赤外線LEDの設置

最後に、頭部に明るさセンサーと赤外線LEDを設置します。

まず、上記 2 つを通すための穴を開けます。位置は下記のとおりでなくともかまいませんが、特に赤外線LED用の穴が、目に埋め込んでいるカメラモジュールと干渉しないよう注意して穴を開ける必要があります。

頭部の穴あけ

穴あけにあたっては、本来は外側に平らな木っ端をあて、顔の内側からドリルで開けたいところですが、内側からは位置を特定しにくいため、顔の外側からあまり力を加えずにドリルで開けました。

写真をみていただくと分かりますが、このため、左上の穴(明かりセンサー用の穴)の左下にヒビ割れができてしまいました。

これを隠すため、マスキングを行ってから次章で紹介するタミヤのプラモ用スプレーTS-46を吹きました。このスプレーは、このリボルテックダンボーの材質の色とほとんど同じなので、よく目を凝らして見ないと色の違いがわからないくらいです。

スプレー用マスキング

さて、穴を開けたら明るさセンサー(CdSセル)と赤外線LEDを準備し、絶縁ビニールテープで固定して周りを「ふわっと軽いねんど」で固めます。

CdSセル(フォトレジスタ・明かりセンサー)

一応リンクは貼りますがちょっと高いのでコレでなくても構いません。あまり安いものはちゃんと動かなかったりするのでこちらを選んだだけですので、もし、近場で購入できるのであればそれを使って下さい。

赤外線LED

5mm赤外線LED OSI5LA5113A (10個入)

秋月電子通商さんの説明に「5mmタイプ高輝度赤外線LEDです。投光器や赤外線リモコンなどの用途に最適!」とあるので、こちらのリンクを貼っておきます。

定格電流は100mAですが、PWM出力では1000mAとなっています。(データシート

半減角度は15°(つまり左右で30°)なので結構狭いです。できるだけ、LEDの中心線が目的の電気製品の方を向くような角度で使って下さい。

これを絶縁ビニールテープで頭部に固定し、周りを「ふわっと軽いねんど」で固定してください。なお、赤外線LEDはアノードとカソードが区別できるようにタックシールを貼ったりメモをとっておくなどしておいてください。アノードがGPIOからつながる抵抗の先、カソードがGNDにつながります。CdSセルに極性はありませんので、こちらは脚の区別をする必要はありません。

赤外線LED1

これを絶縁ビニールテープで巻いて固定した後、頭部に取り付けます。

赤外線LED2

CdSセル1

CdSセル2

ねんどで固定

最終的に、こうなります。

顔、完成



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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