以前作ったロボットアームで時計をこしらえました。
こんな時期ですから自宅でものつくるか時計眺めるしかないですもんね。
一挙両得

動作

早速動きを見てください。

Clock Arm

これがあれば自宅待機でも退屈しません。#clockArm pic.twitter.com/P3HMaR7RIf

— HomeMadeGarbage (@H0meMadeGarbage) April 12, 2020

100均のマグネットボードに時計の枠と数字を書いたプラ板をはさんで、マグネットのペン先を仕込んだロボットアームに長針・短針を描いて時を刻みます。

1分おきに消しながら針を描きます。

構成

ロボットアームにRTCを追加して時計を構成します。
サーボモータDS3115の2つを縦方向、サーボモータMG995を首振り方向に使用しました。

部品

マイコン Arduino Uno互換機　BARONDUINO

埋込用ArduinoUno互換機　BARONDUINO - スイッチサイエンス
スイッチサイエンス

　
RTC DS3231 時計モジュール
サーボモータMG995

　
サーボモータDS3115

Arduinoコード

RTC DS3231のライブラリは以下を使用しました。

　https://github.com/jarzebski/Arduino-DS3231

DS3231で時刻を取得して分が変わるごとに時計の針を描画します。

#include <Servo.h>
#include <Wire.h>
#include <DS3231.h>

DS3231 clock;
RTCDateTime dt;

Servo myservo1, myservo2, myservo3;

float th1=90.0,th2=90.0,th3=90.0;
float phi,ld,l;  

float L1=92.0,L2=137.0,L3=190.0;

int x = -100,y = 165,z = 225;
float rad = 0.0;
float radlong = 1.4;

char c;

int shortHand = 0, longHand = 0, longHandOld = 0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  myservo1.attach(6, 500, 2420);  //MG995
  myservo2.attach(9, 820, 2140); //DS3115
  myservo3.attach(10, 820, 2140); //DS3115
  ik(x, y, z);  //初期姿勢

  clock.begin();

  // Set sketch compiling time
  //clock.setDateTime(__DATE__, __TIME__);
}

void loop() {
  dt = clock.getDateTime();
  shortHand = dt.hour;
  if(shortHand >= 12){
    shortHand -= 12;
  }
  
  longHand = dt.minute;

  if(longHand != longHandOld){
    Serial.print(shortHand);
    Serial.print(":");
    Serial.println(longHand);

    erase();
    shand(shortHand, longHand);
    lhand(longHand);
    ini();
  }
  

  
  longHandOld = longHand;
  delay(10000);
}

void ik(float x,float y,float z){
  th1=atan2(y,x);
  l=sqrt(x*x + y*y);
  ld=sqrt(l*l + (z-L1)*(z-L1));
  phi=atan2((z-L1),l);
  th2=phi + acos((ld*ld+L2*L2-L3*L3)/(2.0*ld*L2));
  th3=asin((ld*ld-L2*L2-L3*L3)/(2.0*L2*L3)) + M_PI /2.0;
  th1=th1*180.0/M_PI ;
  th2=th2*180.0/M_PI ;
  th3=th3*180.0/M_PI ;
  set_servo();
}

void set_servo(){
    myservo1.write(th1);
    myservo2.write(th2);
    myservo3.write(th3);
}


//短針描画
void shand(int h, int m){
  ik(0, 140, 60);
  delay(100);

  if(h <= 3){
    z = 1;
    rad = 25.0;
  }else if(h <= 5){
    z = 6;
    rad = 28.0;
  }else if(h <= 7){
    z = 6;
    rad = 35.0;
  }else if(h < 9){
    z = 6;
    rad = 30.0;
  }else if(h >= 9){
    z = 1;
    rad = 25.0;
  }
  
  for(int i = 60; i >= z; i-=1){
    ik(0, 140, i);
    delay(10);
  }

  float th = 2.0 * M_PI / 12.0 * h + 2.0 * M_PI / (12.0 * 60.0) * m; 
  
  for(int i = 0; i <= 60; i+=1){
    x = rad/60.0*sin(th)*i;
    y = 140+(rad/60.0*cos(th))*i;
    ik(x, y, z);
    delay(30);
  }

  for(int i = z; i <= 60; i+=1){
    ik(x, y, i);
    delay(6);
  }
  z = 60;
  ik(x, y, z);
  delay(70);
}


//長針描画
void lhand(int m){
  ik(0, 140, 60);
  delay(100);

  if(m <= 15){
    z = 1;
    rad = 25.0 * radlong;
  }else if(m <= 25){
    z = 6;
    rad = 28.0 * radlong;
  }else if(m <= 35){
    z = 6;
    rad = 35.0 * radlong;
  }else if(m < 45){
    z = 6;
    rad = 30.0 * radlong;
  }else if(m >= 45){
    z = 1;
    rad = 25.0 * radlong;
  }
  
  for(int i = 60; i >= z; i-=1){
    ik(0, 140, i);
    delay(10);
  }

  float th = 2.0 * M_PI / 60.0 * m; 
  
  for(int i = 0; i <= 60; i+=1){
    x = rad/60.0*sin(th)*i;
    y = 140+(rad/60.0*cos(th))*i;
    ik(x, y, z);
    delay(30);
  }

  for(int i = z; i <= 60; i+=1){
    ik(x, y, i);
    delay(6);
  }
  z = 60;
  ik(x, y, z);
  delay(70);
}


//初期姿勢
void ini(){ 
  x = -100;
  y = 165;
  z = 225;
  ik(x, y, z);
  delay(70);
}


//消去
void erase(){ 
  ik(x, y, 60);
  delay(500);
  ik(x, 225, 60);
  delay(500);
  ik(80, 225, 60);
  delay(20);
  ik(80, 225, 60);
  delay(100);
  ik(80, 225, -5);
  for(int i = 225; i >= 200; i-=2){
    ik(80, i, -5);
    delay(50);
  }
  ik(80, 215, 40);
  delay(200);
  for(int i = 215; i >= 120; i-=2){
    ik(75, i, -5);
    delay(40);
  }
  ik(70, 140, 40);
  delay(200);
  for(int i = 140; i >= 90; i-=2){
    ik(70, i, 0);
    delay(40);
  }
  ik(70, 90, 40);
  delay(100);
  ik(75, 85, 40);
  delay(100);
  for(int i = 85; i <= 155; i+=2){
    ik(75, i, 0);
    delay(20);
  }
  ik(75, 135, -5);
  delay(100);
  for(int i = 135; i <= 210; i+=2){
    ik(75, i, -5);
    delay(20);
  }
  ik(70, 180, 60);
  delay(100);
  x = 70;
  y = 180;
  z = 60;
  x = 0;
}

100

101

102

103

104

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230

231

#include <Servo.h>

#include <Wire.h>

#include <DS3231.h>

DS3231 clock;

RTCDateTime dt;

Servo myservo1, myservo2, myservo3;

float th1=90.0,th2=90.0,th3=90.0;

float phi,ld,l;

float L1=92.0,L2=137.0,L3=190.0;

int x = -100,y = 165,z = 225;

float rad = 0.0;

float radlong = 1.4;

char c;

int shortHand = 0, longHand = 0, longHandOld = 0;

void setup() {

Serial.begin(9600);

myservo1.attach(6, 500, 2420); //MG995

myservo2.attach(9, 820, 2140); //DS3115

myservo3.attach(10, 820, 2140); //DS3115

ik(x, y, z); //初期姿勢

clock.begin();

// Set sketch compiling time

//clock.setDateTime(__DATE__, __TIME__);

}

void loop() {

dt = clock.getDateTime();

shortHand = dt.hour;

if(shortHand >= 12){

shortHand -= 12;

}

longHand = dt.minute;

if(longHand != longHandOld){

Serial.print(shortHand);

Serial.print(":");

Serial.println(longHand);

erase();

shand(shortHand, longHand);

lhand(longHand);

ini();

}

longHandOld = longHand;

delay(10000);

}

void ik(float x,float y,float z){

th1=atan2(y,x);

l=sqrt(x*x + y*y);

ld=sqrt(l*l + (z-L1)*(z-L1));

phi=atan2((z-L1),l);

th2=phi + acos((ld*ld+L2*L2-L3*L3)/(2.0*ld*L2));

th3=asin((ld*ld-L2*L2-L3*L3)/(2.0*L2*L3)) + M_PI /2.0;

th1=th1*180.0/M_PI ;

th2=th2*180.0/M_PI ;

th3=th3*180.0/M_PI ;

set_servo();

}

void set_servo(){

myservo1.write(th1);

myservo2.write(th2);

myservo3.write(th3);

}

//短針描画

void shand(int h, int m){

ik(0, 140, 60);

delay(100);

if(h <= 3){

z = 1;

rad = 25.0;

}else if(h <= 5){

z = 6;

rad = 28.0;

}else if(h <= 7){

z = 6;

rad = 35.0;

}else if(h < 9){

z = 6;

rad = 30.0;

}else if(h >= 9){

z = 1;

rad = 25.0;

}

for(int i = 60; i >= z; i-=1){

ik(0, 140, i);

delay(10);

}

float th = 2.0 * M_PI / 12.0 * h + 2.0 * M_PI / (12.0 * 60.0) * m;

for(int i = 0; i <= 60; i+=1){

x = rad/60.0*sin(th)*i;

y = 140+(rad/60.0*cos(th))*i;

ik(x, y, z);

delay(30);

}

for(int i = z; i <= 60; i+=1){

ik(x, y, i);

delay(6);

}

z = 60;

ik(x, y, z);

delay(70);

}

//長針描画

void lhand(int m){

ik(0, 140, 60);

delay(100);

if(m <= 15){

z = 1;

rad = 25.0 * radlong;

}else if(m <= 25){

z = 6;

rad = 28.0 * radlong;

}else if(m <= 35){

z = 6;

rad = 35.0 * radlong;

}else if(m < 45){

z = 6;

rad = 30.0 * radlong;

}else if(m >= 45){

z = 1;

rad = 25.0 * radlong;

}

for(int i = 60; i >= z; i-=1){

ik(0, 140, i);

delay(10);

}

float th = 2.0 * M_PI / 60.0 * m;

for(int i = 0; i <= 60; i+=1){

x = rad/60.0*sin(th)*i;

y = 140+(rad/60.0*cos(th))*i;

ik(x, y, z);

delay(30);

}

for(int i = z; i <= 60; i+=1){

ik(x, y, i);

delay(6);

}

z = 60;

ik(x, y, z);

delay(70);

}

//初期姿勢

void ini(){

x = -100;

y = 165;

z = 225;

ik(x, y, z);

delay(70);

}

//消去

void erase(){

ik(x, y, 60);

delay(500);

ik(x, 225, 60);

delay(500);

ik(80, 225, 60);

delay(20);

ik(80, 225, 60);

delay(100);

ik(80, 225, -5);

for(int i = 225; i >= 200; i-=2){

ik(80, i, -5);

delay(50);

}

ik(80, 215, 40);

delay(200);

for(int i = 215; i >= 120; i-=2){

ik(75, i, -5);

delay(40);

}

ik(70, 140, 40);

delay(200);

for(int i = 140; i >= 90; i-=2){

ik(70, i, 0);

delay(40);

}

ik(70, 90, 40);

delay(100);

ik(75, 85, 40);

delay(100);

for(int i = 85; i <= 155; i+=2){

ik(75, i, 0);

delay(20);

}

ik(75, 135, -5);

delay(100);

for(int i = 135; i <= 210; i+=2){

ik(75, i, -5);

delay(20);

}

ik(70, 180, 60);

delay(100);

x = 70;

y = 180;

z = 60;

x = 0;

}

33行の clock.setDateTime(__DATE__, __TIME__) でコンパイル時の時刻をRTCモジュールに記録できます。以後はコメントアウトします。
　　

Clock Arm

制御部はArduino Uno互換機の超小型マイコンBARONDUINOを使用してスッキリ仕上げています。
　

RTC DS3231 時計モジュールはボタン電池で最初に記憶した時刻を保持させています。

製作のながれ

久々にロボットアームを動かしてみて、時計にできるんじゃね？
と思い立つ。

これを壁掛け時計として仕上げたら
贅沢な時を過ごせそう#Arduino pic.twitter.com/TWjZTFZsz0

— HomeMadeGarbage (@H0meMadeGarbage) April 11, 2020

着想のモティーフは以下

Real Time: Schiphol Clock from Maarten Baas on Vimeo.

RTC DS3231のArduinoライブラリ動作を確認

ガチで時計にしてみようかと
RTCテスト pic.twitter.com/Opme3EzgqO

— HomeMadeGarbage (@H0meMadeGarbage) April 12, 2020

時計の針の描画の確認。三角関数でうまいこと座標導出し逆運動学で制御。

短針
1周60分割のテスト
健気(*´ω`*)#clockArm pic.twitter.com/FhIbQ3mOER

— HomeMadeGarbage (@H0meMadeGarbage) April 12, 2020

そして完成！

出来たwww#clockArm pic.twitter.com/CLLqZQuqIJ

— HomeMadeGarbage (@H0meMadeGarbage) April 12, 2020

おわりに

これ割と見てられるので配信したいんですよね。

インスタライブちょっとやってみたけどうまくいってるのかわからず。。。
なんかいいサービスないかちょっと調べてみよっと。

自作ロボットアーム動作の記録・再生機能

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