工作記録帳

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。

iPhoneの上で踊る手乗り娘を作ってみました。

ホログラム…っぽいですが、厳密には違うので「擬似ホログラム」です。でも結構立体的に見えます。

2枚の円盤の間にたくさんのゴム紐を渡しています。円盤を互いにひねると、綺麗な曲面が現れます。これが「回転双曲面体」です。双曲線を回転させるとこの形になります。

作り方はこちら。

instructables にも作り方をのせています

「双曲線」で一番有名なのは y=1/x ですね

もうちょっと一般化して書くとこんな感じ

ほら、これを回転させたらこんな立体になる気がしませんか？

ひねり具合によって、曲率を変えることができます。

この回転双曲面体、工学的には食違い軸歯車の形状などに用いられます。

建築の分野でも使われていて、神戸ポートタワーもこの形状ですね！

トイレットペーパーの芯で作るダンゴムシの工作、芯1本から1匹作れてちゃんと丸まらせて遊べます。保育園の先生から相談を受けたことがきっかけで設計できました、先生ありがとうございます！

小さい子でも作れるようにほぼ直線のみで構成したり、手順を工夫して失敗しにくいように設計しています。

テンプレートダウンロード

詳細な手順は動画にしました。見ながら作れるように、早回しではなくリアルタイムの速さで収録しています。

Instructablesという、ものづくりを世界中の人たちを共有できるサイトでも公開しています

https://www.instructables.com/Roly-poly-Toilet-Paper-Core-Crafts/

ペーパークラフトに限らずいろんなカテゴリーがあって楽しいですよ

テンプレートに先に色を塗っておくと、カラフルなダンゴムシが作れます！

保育園・幼稚園・学童保育・各学校などの教育機関や無償のイベントではご自由にお使いください。連絡も不要です。（連絡いただけると私のモチベーションになります！)

有償であったり入場料の必要なイベント等で使用される場合は、ページ下にある「Contact」のフォームよりご相談ください

 モーターで動くものを作っていくと、自分で操作できるものを作りたくなってきます

「操作する」と言っても、ラジコンみたいに無線だったり、センサーでジェスチャーを読み取ったりと色々な方法が考えられますが、ここでは有線で操縦する方法を考えます。

さあ、有線ということは決まりましたが、実は有線操縦にもいろいろあります。双方にコンピュータが載っていて、電線には「この部分を動かせ！」というデジタル信号を送って動かしたりする方法もありますが、ここではシンプルにモーターが動かしたいものについていて、コントローラーで電力を送る方法について考えます。

１つのポーチに2色のフェルトを使います、まずは子供たちに好きな色を選んでもらいましょう。ちなみにフェルトは小学生の時に買ったもの。30年弱の時を超えて…。

工作用紙などで型を作っておくと量産する時に便利です。

どんな大きさにも出来ます、手持ちのフェルトの大きさに合わせてサイズを調整してください

裁断するとこんな感じ。二つ分で4枚あります。

型紙の四角のエリアに縦に切れ込みを入れます。細くすると出来上がりが綺麗ですが、編むのが大変なのでほどほどに…。今回は5本に分けました。各幅は1.4cmくらい

二組づつ合わせて、端から順に編んでいきます。

今回はフェルトを使いましたが、紙でも同じように出来ますよ！

スタバの袋でティラノサウルスの被り物を作りました。

袋の模様がいい感じに雰囲気を出してくれています。

作り方はこんな感じです、袋は頭の大きさに合わせて選んであげてください。

かぶってテレビ見てます

NHK Eテレ朝の番組0655に出てくる「歩くの歌」のロボットを見て作ってみました

Parallel crankバージョン(名前は勝手につけてます)

3Dプリンタで出力した部品を使っています

制作動画

北海道で発見されたハドロサウルス科の恐竜、通称「むかわ竜」。陸ではなく、当時海だった場所の地層から発見されたことから、何らかの原因で陸から流されて海の底で静かに化石になったようです。日本で見つかった恐竜の全身骨格の中で最大です。

2019年に新族新種と認定されたばかりの恐竜です。今後も日本から色々な恐竜が発見されるのが楽しみですね。

タイトル写真のポーズは、カムイサウルスの研究者の小林快次先生とのツーショットの写真を再現してみました。

作り方

設計図

斜線の部分を切り落とします、左右対称です

足の立体化

後方に伸びている足を、折っていきます。今まで足は一枚の紙の平面で作っていましたが、立体感を出すために中心で折り、断面がくの字になる構造にしてみました。関節もシワのように内側に折ることで立体感を出すのと同時に、姿勢の微調整が出来るようになっています。

足を折り込んで内側の隠れてしまう部分にはすこし出っ張りが付けてあり、この部分を太ももの付け根に引っ掛けることにより足を固定します。

反対側の足も同じように折ります

頭の後ろに飛び出ている部分は、折り込んでアゴになります。頭の部分だけを抜き出した折り紙で説明します。

1. 顔の横の部分を両側階段折りします
2. 頭の後ろにあるアゴを、体の中央をくぐらせて手前に持ってきます
3. アゴの両側を首の外側に被せます
4. 完成

化石としては直接残っていませんが、トサカがあった可能性があるそうです。少し切り込みを入れて持ち上げます。

前足も点線に沿って折ります。こちらも足と同じように立体感を出すために断面がくの字になっています。小指の部分だけ独立した指になっていたようです。

お腹の部分の余った紙は、首に沿わせて持ち上げアゴに引っ掛けます。長すぎて頭の後ろから飛び出る場合は折り込むか切り落としてください。

全体のバランスを整えて完成です。今回は下書きにフリクションボールペンを使ったので、熱をかけて色を消しました。

恐竜時代よりもさらに昔、カンブリア期の海の王者です。左右のヒレで自在に泳ぎ回り、体の正面にあるエビのような形をした前足で獲物を捕らえます。体の裏側、目の間あたりに放射状に歯が並んだ円盤上の口を持ち、この口に齧られたと見られる三葉虫の化石も見つかっています。

1994年に放送されたNHKスペシャル、「生命40億年はるかな旅」で紹介され強烈なインパクトを残しました。ここから古生物に興味を持った人も多いのではないでしょうか？

作り方

展開図はこのようになっています。今回はトイレットペーパーの芯の筒構造は開いてしまっているので、折り紙でも同じように作ることができます。外径は左右対称なので、半分に追って左右を一緒に切ってください。口になる部分の切り込みの向きと目の切り込みの長さが非対称になっています。

エビのような前足の部分はこのように作ります。いきなり立定的に折るのは難しいので、まずは直線的に折ってからくいぐいと角度を調整してください。

左右の半円の切れ込みを合わせて固定します。この部分が口です。

体は前方の殻を後方の殻に重ねて行くように、段々に折ります。

全体を見て折り目を整えて完成です！

NHK Eテレ朝の番組0655に出てくる「歩くの歌」のロボットを見て作ってみました

スライドクランクバージョン(名前は勝手につけてます)

アイスの棒をメインの材料に作ってみました

スライドクランク機構

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。名前の通り、回転する軸とスライドする軸からなる機構です。回転軸が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。

通常は直線運動部分か回転運動部分の動きを使う機構ですが、今回は歩行ロボットの足の軌道を作るために、運動の変換をしているリンクの部分の動きを使用します

作り方

モーターユニットはTTモーター(ギヤ比1:48)を使用します

モーターユニットの回転軸から動きを取り出すのは真面目に考えると意外と大変なんですが、今回は昔買ったサーボモーターに付いてきたこの部品(サーボホーンといいます)を使用しました。奇跡的に軸径がピッタリとはまりました。

使おうと思っている穴は中心から約7mmでした。となるとスライド幅は倍の14mm、スライド部分に入る軸の太さが3ｍｍくらいなので、最低17ｍｍの長穴を開ける必要があります。長穴の長さがぴったりだと組み立てがシビアになるので、余裕を持って24ｍｍの長穴を開けようと思います

アイスの棒一本だと厚みにちょっと不安があったので、2本を木工用ボンドで貼り付けて厚みを増しています

アイスの棒とサーボホーンはM3のネジで留めます。もともと空いている穴はちっちゃすぎるので少し拡張しましょう。写真に写っているドリルはテーパードリルと言って緩やかな円錐型をしているので、穴のサイズを微調整するのに役立ちます

これで穴径を2.7〜2.8mmくらいに広げます。M3のネジを無理矢理入れて行くと、いい感じにねじ山がフィットするので、ナット要らずでネジ留めできます。穴が小さすぎると割れるし、3ｍｍの穴だとスカスカで留まらないので注意して穴の拡張をしてください。

スライドクランク周りの部品はこんな感じです。(あっ、木のビーズを写し忘れた)