アイディアと工夫で驚きと楽しさを
歩くロボット工作キットをMakerFaireTokyo2024で試験販売しました
このページはキットの組立説明のページです
■キットに含まれるもの
■ご自身で準備していただくもの
■組み立て手順
スライダクランクとかスライダークランクと呼んだりします。回転するクランクとスライドする軸からなる機構です。クランクが1回転するとスライドする部分が1往復します。往復運動と回転運動を変換することができ、蒸気機関や車のエンジンのピストンもこの機構が使われています。
地元のお祭りで歩くロボットの工作屋さんをしました。この記事はその時に設計した歩くロボットの工作キットの構造とどんなことを考えて設計したかについての記録です。
お祭りに来るのは近くの小学校の子や未就学児がメインということで、今回は小学校低学年向けに作りやすい構造を考えます。工作屋さんに来てくれた子はまずロボットキットを買って、その場で組み立てて、完成品を持ち帰ります。外でやるため電源はないし、あまり複雑なことも出来ないのでネジを締めるだけで組み立てられる構造にすることにしました。制作時間は10分以下を目指します。
これまでこのブログで紹介してきたロボットは基本的に自分で組み立てるための設計でしたが、今回は以下の要素に気をつけて設計していきます。
さらに、以下の要素もバランスを考慮しながら考えます。
何人くらい来てくれるか全然読めなかったため、20キット準備することにしました。
前回作ったパラレルクランクの歩くロボットも自分以外の人に作ってもらうことを意識して設計しましたが、実際に作ってみると角度の調整やネジの締め具合など実際に組み立ててみるとコツがいりました。また、歩いているうちにリンクが軸に対してずれて歩けなくなりやすいため、子どもたちが家に持って帰ったあとにずれてしまうと自力での修理(調整)は困難かもしれません。
それに対してスライドクランク機構は機構的に不具合を起こす可能性が低く歩行も一番安定性していました。というわけでスライドクランク機構をベースに設計をしていきます。
このオリジナルロボットはアイスの棒を材料に作ったので大量生産には向いていません、3Dプリンタの部品で置き換えていきます。足は床に対して垂直に立ち上がっているスライドリンクの部分と、床に踏ん張っている部分で構成されています。3Dプリンタでこれを印刷しようとすると非常に非効率!かといって部品を2つに分割したくはありません。
そこで平に印刷してあとから曲げることで立体にする方法を考えました。
ヒートガンで曲げたいところを炙って柔らかくしてから治具に固定してクイッと曲げます。こうすることで印刷のしやすさと構造を両立させることが出来ました。前使っていたのと同じ電池ボックスを買おうとしたら、、、なんと一つ350円!ちょっと高すぎます。アリエクとかも探したのですがなかなかいいものがありません。そんな中、秋月電子のHPを眺めていたら電池ボックスの金具の部分がなんと20円!スイッチも30円で手に入る!これらを使って自分で電池ボックスを作ったほうが全然安いことがわかりました
というわけで金具を固定する基盤を設計します。KiCADという電子基板の設計ソフトと、web上にある先人たちのありがたい使用方法の解説を読んで頑張って作っていきました。
M5Stack社のATOM S3を手に入れたので遊んでみたいと思います。M1 Macで設定をした際に色々と大変だったので備忘録です。これを書いている時の環境は2023年11月現在の最新のOSはSonoma 14.1.1、UIFlow関連のバージョンもこの時点での最新のものを使用しています。
ATOM S3は液晶画面がついた小さなマイコンボードです。ESP32-S3というコントローラを搭載していて、センサーを繋いだりモーター繋いだり、WiFiもついているので色々なことができそうです。バッテリーは積んでいないので、電源は外部から供給します。
https://www.switch-science.com/products/8670
このATOMS3にプログラムを書き込む方法はいくつかあるようなのですが、UIFlowというブラウザで動作する開発環境を使ってみます。この方法ではプログラムの書き込みの際にケーブルで繋げる必要はなく、WiFiを通じて無線で行うことができます。この無線でのプログラムの書き込みを可能にするために、ATOM S3のファームウェアを書き換えてあげなければ行けないそうです。
セットアップの流れについてはこちらの記事に色々と助けてもらいました。ありがとうございました。
https://qiita.com/youtoy/items/ecc61ae5eb1cb57cc64b
まずファームウェアを書き込むソフトをダウンロードします
ここからUIFLOW FIRMWARE BURNING TOOLをダウンロード
https://docs.m5stack.com/en/download
ダウンロードしたZipファイルを解凍して中にあるm5burner.app(Windowsの場合はm5burner.exe)を起動します。
すると早速エラーが出ました。とりあえず「キャンセル」で閉じます。--chip auto --port /dev/tty.usbmodem2201 --baud 1500000 --before default_reset write_flash -z --flash_mode dio --flash_freq 80m --flash_size detect 0x9000 /Applications/M5Burner.app/Contents/Resources/packages/tmp/uiflow2-cfg.bin
xcrun: error: invalid active developer path (/Library/Developer/CommandLineTools), missing xcrun at: /Library/Developer/CommandLineTools/usr/bin/xcrun
TheRun
/Download
of the program:
1. TheRun
button (triangle) in the menu bar of UIFlow online version is theSingle test
operation, and the device will re-enter the online programming mode after reset.
2. The download button willdownload
the current program to the device and configure it tostart automatically
. Note: If the downloaded program involves network communication, please add a WiFi connection program at the beginning of the program. If you need to re-enter the programming mode in offline operation mode, you can refer to the mode switching instructions at the bottom of this document.