「3Dプリンタ」タグアーカイブ

ネーデルガンダム大地に立つ!!

以前にリアクションホイールでバランスする二足歩行ロボットを製作しました。

シリアルサーボで足踏み -シリアルサーボと距離を詰めたい俺4-

 

その際にネーデルガンダムのようだという感想をチラホラいただきました。

 

指摘を受けるまでは全く知らないガンダムでしたが せっかくの縁ですし、
先日ガンプラ製作の基本を学びましたので ネーデルガンダムを作ってみようと思い立ちました。

ガンプラへの道 爆誕

 

 

ネーデルガンダム

ネーデルガンダムとは機動武闘伝Gガンダムに登場するオランダの風車のような形状のガンダムです。

 

嘘みたいなガンダムですが、ちゃんとした公式キャラクターのようです。ウケる

 

確かにボディ前面の風車がリアクションホイールのようにみえますねww

 

SHISEIGYO-1 DC

リアクションホイールで倒立するネーデルガンダムを製作します。

機構にはSHISEIGYO-1 DCを使用することにしました。

 

ミニ四駆で使用するダブルシャフトモータを使用していますので、軽くて模型に適応しやすいと考えました。

 

製作

ネーデルガンダムは模型キット化させていないようで(されていても買わないが。。。)、自作する必要があります。

SHISEIGYO-1 DC を機構として採用しホイール位置をそれほど高くできないのでSDっぽいフォルムにしようと考えました。

3Dプリンタ、プラ板、ガンプラの混交で製作しましたので報告いたします。

頭部

特徴的な形状の頭部はCADで設計し3Dプリンタで出力しました。
頭部外装、マスク、あごをデザインしてプリントしました。

 

ヤスリで3Dプリントの積層痕を削って整形し、マスクとあごは油性ペンで塗装しました。
目はプラモデルのランナーを削ってマスクに接着しました。
アンテナはプラ板を切って製作しました。

3DプリントPLAフィラメントによる出力品は非常に硬くてヤスリがけが大変でした。。

ちなみに目のグリーンは長男くんのエントリーグレードのνガンダムの目のゲートのタグを使用しました。

 

外装はヤスリ後にスジボリしてオレンジの油性ペンで塗装しました。
アンテナを黄色油性マーカで塗装し接着しました。

腕はエントリーグレードのガンダムの腕を利用しました。

 

片アーマにプラバンを追加して大きくしました。

 

前腕にもプラ板でアーマ装飾を追加

胴体

胴体の装甲は3Dプリンタで出力して、ヤスリで成型後に上部に装飾をプラ板で貼りました。
脇には腕を接続するジョイントを接着しました。

 

以下のようにコントロール基板とモータを固定します。

 

ホイールは風車の形で3Dプリントして重りとしてネジを付けました。

足は3Dプリンタで出力しました。リアクションホイールで倒立させるために足の接地面が直線上でRを持たせて配置されています。

足首はフレームとして焼鉄色で塗装しました。

 

装甲や装飾をプラ板で作って接着しました。
青は油性ペンで塗りました。

 

足をボディに接着

ボディの装甲はオレンジ色の油性ペンで塗装後 つや消しトップコートしてからアクリル黒塗料を薄く塗りました。

スカート

スカートはプラ板で作りました。

 

プラ板の接着には流し込み接着剤を使用しました。速乾性の為 非常に造形しやすいです。

完成

各パーツを接続して完成です!!

 

腕や足のバランスがおかしいけど。。。

まぁ。。よし

 

頭はかぶせてるだけ

 

動作

無事に倒立動作が実現できました!!

 

 

おわりに

プラモデル製作の基礎を学んだことにより、製作の幅が大きく広がりました。

引きつづきいろいろな技術を吸収して楽しい製作ライフを送りたいと思います!

 

追記

背中作りこみ (22/4/16)

背中の装甲も作りこんでみました。

 

 

乾電池駆動 (22/4/16)

単3電池 3本で駆動してみました。

問題なく動作しました!

部分塗装と穴埋め ーガンプラへの道2ー

前回、ガンプラ作りたい欲を抑えきれず”ガンプラへの道”を開通し基本工作による組み立てを実施しました。

ガンプラへの道 爆誕

 

 

ここでは部分塗装と穴埋めに挑戦いたしました。
塗装のために一部工作も施しましたので報告いたします。

 

 

頭部バルカン

頭部のバルカンを黄色く塗りました。

黄色を入れただけでかなり印象が変わりました!

黄色にはダイソーで買った油性マーカーを
またまたダイソーで買ったネイルアート用の細筆で塗りました。

 

ただこの黄色 あまり載せるとドロドロになるので薄く載せる必要がありました。
ちゃんとしたエナメル塗料とかガンダムマーカのほうが良いと思う。当然だけど

 

穴埋め

シールドやスタンドを差しこむ穴と目立つ肉抜き穴を埋めます。

首関節

首関節の後ろの肉抜き穴を レジンで埋めました。

 

ダイソーのUVレジンを使用しました。

 

紫外線照射で硬化

 

関節は後で塗装します。

前腕 両サイド

前腕両サイドに空いたシールド固定用の穴を埋めます。
シールドを固定しない3か所を同色のランナーを短く切って埋めました。

ランナーがピッタリハマります。

 

少しへこんだ状態でハメて接着してデザインとしました。

腰部

スタンド固定用の穴を隠します。
ランナーのタグの表面をやすって同色のプラ板つくって接着して隠します。

 

作製したプラ板をちょうどいいサイズにカットしてスタイリッシュに斜めにはめ込んで穴を隠しました。

 

関節・装甲裏 塗装

関節や装甲裏を水性ホビーカラー焼鉄色で塗装します。

 

 

はみ出たところは乾燥後に表面を削ったりマジックリンを綿棒につけてふき取りました。

 

筆と塗装クリップはダイソーで購入しました。ほんとになんでも売ってるよ ダイソーは。

 

バックパック

同色のランナーをマイナスネジのように加工して穴を埋めました。

 

エントリーグレードのガンダムのバーニアスラスタはバックパックと一体となっています。

 

バーニアとバックパックの接合部を掘り出して分割されているように整形しようとしたけど。。。

 

上手くいかないので切り取っちゃった。 もう後戻りできない

 

同色のランナーのタグの表面を平らにしてプラ板にして切り取った部分の壁にしました。

バーニア加工

切り取ったバーニアを削って先端のみにしました。

 

根元は3Dプリンタで出力しました。

 

それぞれ接着してバーニア完成!

塗装

バーニアはダイソーの銀色油性マーカで塗って、中の丸はマッキーで黒くしました。
3Dプリンタの積層痕がいい感じに作用しました♪

 

バックパックは水性ホビーカラー 焼鉄色で塗り、穴あけパンチしたマスキングテープで銀色マーカを塗り分けました。

 

 

ライフル

ライフルの先端に穴を開けてモールド削って 裂けた状態にしようと思いましたが。 カッター入れたら先端もろとも切り取っちゃった。。

 

仕方ないのでランナー削って先端部品にして瞬着しました。

 

スコープ裏の肉抜きはレジンで埋めました。

 

塗装して完成

 

おわりに

部分塗装と穴埋め加工が一通り終了しました。

 

前回の素組みから墨入れしたような劇的な変化はないのですが、細部がグッとかっこよくなりました。

 

次回はディテールアップに挑戦して更にかっこよくしたいと考えております。
ならんかもしれないけど。

3Dスキャナー CR-Scan Lizard で黒いサンプルをスキャン

前回はCR-Scan Lizardで取り込んだ3Dデータの加工の検討を実施しました。

3Dスキャナー CR-Scan Lizard を使ってみた

 

ここではスキャンの際に注意が必要であった黒いサンプルのスキャンについて報告いたします。

CR-Scan LizardはMakuakeにて予約販売中です (2022/4/1~ 5/30)

 

 

黒いサンプルをスキャン

背中が黒いペンギンをスキャンしてみました。

 

動画のようにスキャン時の赤外線照射輝度(Brightness)をデフォルトの2から3に上げることで無事にスキャンできました。

 

照射輝度は1~4で選択可能です。
スキャンするサンプルや環境によって輝度の調整が必要になる場合がありそうです。
プレビュー時によく確認するのが良いと思います。

 

おわりに

赤外線照射輝度を調整することで黒いサンプルでも出来ることがわかりました。

パソコンとCR-Scan Lizardを携えて、街のオブジェをスキャニングにお出かけしたい気分になりますね(怒られるか?)。

3Dスキャナー CR-Scan Lizard による3Dデータを加工してみた

前回は3Dスキャナー「CR-Scan Lizard」でハンドスキャンを楽しみました。

3Dスキャナー CR-Scan Lizard を使ってみた

 

ここではスキャンして得た3Dデータの加工について検討します。

 

CR-Scan LizardはMakuakeにて予約販売中です (2022/4/1~ 5/30)

 

 

3Dスキャン

まずは以下をCR-Scan Lizardで”Table Mode”でスキャンします。

 

スキャンして得た3Dデータは以下の通り

 

3Dデータ加工

今回はスキャンしたデータをそのまま3Dプリントするのではなく加工をしたいと思います。

ガンダムヘルメット生成

ガンダムヘッドをヘルメットとしてみたいので、顔にマスキングテープを貼って、3Dスキャンしてみました。

 

 

スキャンで得たSTLファイルをFusion360にインポートすると以下のように細かいメッシュボディとして取り込まれます。

 

 

加工するにはソリッドデータにする必要がありますが、このまま変換するとメッシュが細かすぎてデータが大きく処理できません。
メッシュタブ → 修正 → 削減 でメッシュ数を減らします。

 
形状が維持される程度にメッシュを減らします。

 

メッシュタブ → 修正 → メッシュを変換 でソリッドボディにします。

 

 

ソリッド化したガンダムヘッドのマスク部をくりぬきました。

顔はめ込み

前回スキャンした長男くんの顔をはめ込んでみます。

顔をメッシュボディの状態で位置と縮尺を合わせました。

 

位置決定後にはみ出したり不要な個所を平面切断で除去します。
この際にメッシュ閉じていないと警告が出ますので、警告に従ってメッシュボディを閉じます。

モデル一体化

顔のメッシュボディもヘルメットと同様にメッシュを削減してソリッド化しヘルメットと接合しました。

接合時に “複数ボディのプール演算に失敗しました” などエラーが出たので、両ボディの接合部の小さな突起や異常な面を埋めたり除去したりでやっと一体化できました。

 

3Dプリント

完成したモデルを3Dプリントしました。

 

いい感じでございます。

 

炭素冷凍

孫悟空のプラモデルをハンドスキャン。

 

 

 

Fusion360で長方形に埋めて。。

 

 

レンダリングであっという間に炭素冷凍

悟空はメッシュボディのままなのですぐに完成

 

おわりに

ここではCR-Scan Lizardで取り込んだ3Dデータの加工の検討を実施しました。

データ量が大きく、モデルも細かいので加工に時間がかかりましたが
これは現状では慣れていくしかないかなという感じです。

将来的には3Dスキャナも現在の3Dプリンタほどに普及して 、複雑な3Dモデルでもキレイな平面や曲面で表現された軽いCADデータに変換されるようになっていると想像します。

3Dスキャナー CR-Scan Lizard でハンドスキャン

前回はサンプル提供いただいたポータブル3Dスキャナー「CR-Scan Lizard」で生まれて初めての3Dスキャンを楽しみました。

3Dスキャナー CR-Scan Lizard を使ってみた

付属のターンテーブルを使用してスキャナ固定でスキャン実施しましたが
ここでは手持ちでハンドスキャンを試してみました。

 

CR-Scan LizardはMakuakeにて予約販売中です (2022/4/1~ 5/30)

 

 

ハンドスキャン

ソフトを起動して”Hand Scan”を選択。

 

スキャナを手で持って”Scan”をクリックします。
最初にカウントダウンが表示されます。
スキャナ位置を認識させるためにスキャンスタート地点で固定しカウントダウンの終了を待ちます。

 

 

カウント終了でスキャンが開始されますので、スキャナをゆっくり動かしてサンプルスキャンを実施します。

長男くんをスキャンしましたww
スキャン中にサンプルが認識できなくなるとエラー表示され、スキャンできなくなりますが再度サンプルが認識されるとスキャンできるようになります。

サンプルが動くのでかなり難しかったですww

 

3Dプリント

スキャンしたモデルを3Dプリントしました。

すげー!!
長男くんだwww

 

 

おわりに

ここでは3Dスキャナー「CR-Scan Lizard」でハンドスキャンを楽しみました。
ターンテーブルによるスキャンより難しかったですが(サンプルが動くためw)、大きなものをスキャンできるので非常に有用です。

しかしマーカーもなしにここまでできるのは本当に驚きです。

ドンドン活用していきたいと思います!

3Dスキャナー CR-Scan Lizard を使ってみた

なんとCreality社のポータブル3Dスキャナー「CR-Scan Lizard」をPR担当者様よりサンプル提供していただけちゃいました!

早速ありがたく使用させていただきましたので報告いたします!!

 

CR-Scan LizardはMakuakeにて予約販売中です (2022/4/1~ 5/30)

 

 

CR-Scan Lizard

開封の儀です。

 

専用バッグにスキャナーとターンテーブルが入っています。
ターンテーブルの台には座標認識用のいろいろな大きさのアルファベットが書かれています。

 

スキャナー用の電源プラグはアタッチメントが各種用意されており大変グローバルです。

 

マニュアルやスキャン用ソフトは同梱のUSBメモリに入っていました。

 

スキャナー用のシリコンカバーも用意されており、持ち運びもできそうです。

 

 

3Dスキャン

セッティング

早速マニュアルを参考にしつつ生まれて初めての3Dスキャンに挑戦です!

ターンテーブルはUSBマイクロケーブル給電でゆっくり回転します。

スキャナーは同梱の三脚で固定し専用ケーブルでACアダプタから給電してUSBケーブルをパソコン (Windows) に接続します。
スキャナー電源用にUSB-Cケーブルも同梱されていましたのでACアダプタの代わりにPD 給電も可能です (12V)。

スキャン実施

スキャン用ソフト CRStudio を起動し。ここでは”Table Mode”を選択

 

 

“Preview”をクリック

 

ターンテーブルにサンプルを載せてプレヴュー画面をみながら、カメラ位置を調整し固定します。
“Stop”クリックで終了します。

 

 

まずはサンプルを取り除いて”Initial”をクリックし、ターンテーブルのみをスキャンし位置を認識させます。

 

“Stop”クリックで停止。

 

 

サンプルをターンテーブルに載せて”Scan”をクリックしスキャニングを開始します。

 

1周スキャン後に自動的にスキャンが終わります。

 

 

1回のスキャンでは足裏など見えない部分もあるため、サンプルの方向を変えて2度目のスキャンを実施します。
“Append”→”Scan”をクリックし2度目のスキャニングを開始します。

 

2回目はサンプルを寝かせてスキャンしてみました。

 

1周スキャン後に自動的にスキャンが終わります。

 

 

スキャン結果から3Dモデルを生成します。
“Process”をクリック

 

表示されたウィンドウの”Process”をクリックします。
(ここでは”Texturemapping”にもチェックをいれました。3Dモデルを作成するのみの場合には必要ありません。)

 

2回のスキャン結果が自動で重ね合わされモデルが生成されます。赤はターンテーブルでモデル化の際に除去されます。
生成結果が問題ない場合は”Next”をクリックしモデル生成を実施します。(“Manual alignment”で手動でのモデル合成処理も可能です)

 

しばらく待つとモデルが生成されます。指定通りテクスチャも生成されています。
“Export”でobjファイルやstlファイルで3Dモデルを出力できます。

 

非常に容易に3Dモデルが生成され非常に驚きました。

 

作成モデルを3Dプリント

生成されたモデルを3Dプリントしてみました。

 

先ほど3Dスキャンで生成したstlファイルをそのまま出力しました。
すごい!まるまるコピーされて大興奮です!。

 

 

他のサンプルでも試してみました。

 

同様にスキャンモデル生成。簡単!!

 

はい完コピ!!

 

色も塗ってみた (油性ペン)

 

おわりに

ここではサンプル提供いただいたポータブル3Dスキャナー「CR-Scan Lizard」を試してみました。
生まれて初めての3Dスキャンでしたが、ソフトの使用感も良く非常に簡単に実施できてしまいました。

CR-Scan Lizardによって、今後の制作活動の幅が非常に広がりそうです。
3Dプリンタを導入したときにも感じた急な未来が我が家にやってきた感が今回も強いです 😀

ターンテーブルを使用しない (ハンドスキャンモード) で大きなサンプルもスキャンできるようなので、
今後さらに勉強して色々試してみたいと思います。

 

ロボットハンドをつくってみた

たまに面白い製品がないかとAliExpressサーフィンをするのですが
非常に興味深いモノを見つけました。

 
サーボモータで駆動する小型のロボットハンドです。

 
機構自体は珍しくないと思うのですが筋に結束バンドを使っている点に
非常に感心いたしました。

 

結束バンドを使用したロボットアームを自分でも試してみたので報告いたします。

 

 

結束バンドで実験

手元にあった結束バンドで指が作れるのか試してみました。

ストロー

ストローに数か所切り込みを入れて、結束バンドをまつり縫いのように通して引っ張ってみました。

 
結構使えそうだな。

TPUフィラメント

柔らかい素材のTPUフィラメントで指を3Dプリントし、同様に結束バンドを通して引っ張ってみました。

 

なかなかいい動きなので指を増やしてみました。
手のひらはPLAフィラメントで出力し、指を差し込んでいます。

めちゃくちゃいい!まさに手だ!!
結束バンドで手軽に作れちゃいました。

 

ロボットハンド製作

いい感じに指ができたのでAliExpressの製品のように電動にしたくなっちゃいました。
同様に高トルクサーボで駆動では芸がないのでマイクロサーボ2個で若干自由度の高い指の動きを目指してみました。

構成

Arduino UNOを用いて可変抵抗で2つのサーボを制御して指を動かします。

 

部品

  • Arduino UNO

     
  • マイクロサーボモータ 2個

     
  • 可変抵抗
    “頻繁につまみを回すような用途には使用しないでください”と注意書きがあるが小さくてブレッドボードに最適なので使用しちゃった

     
  • 結束バンド
    ダイソーの10cmバンド

ロボットハンド

指はTPUフィラメントでフシのある筒状に3Dプリントし結束バンドを通した。
手のひらとサーボのアームと結束バンド固定具はPLAフィラメントで出力。

指に通した結束バンドの端を固定治具に通してもう一つの結束バンドの固定部にはめて止めました。

3Dモデル

3Dプリント用モデルを以下でDLできるようにいたしました。
指(finger01.stl)はTPUなどの柔らかい素材でその他は固い素材(PLAなど)での出力を推奨します。
サーボアームはM2×6mmネジで固定しました。
Zipファイルがダウンロードされます。

 モデルリンク

Arduinoコード

 

動作

2つのサーボモータを使用することによって、一律で引っ張る機構よりも
複雑で生物的な動きが実現できました。

 

おわりに

ここでは結束バンドを用いたロボットハンドを作ってみました。

結束バンドは柔軟で丈夫で固定も容易なので非常に簡単にロボットハンドを作ることができました。

今回はお試しで作りましたが いつかヒューマノイドを製作する際には、手をこの機構を応用したいと思います。

マイクロサーボでロボットアームを楽しむ

以前、製作したロボットアームを低価格で使いやすいマイクロサーボでも作ってみました。

自作コントローラで制御 ーロボットアーム自作への道5ー

 

 

動作

早速動作をご覧ください。前回同様にコントローラで制御しています。

 

ダイソーのお絵描きボードに固定して字を書いてみました。
トルクが足りず消去ツマミを引き戻すのは難しかったです。

 

 

構成

構成はサーボの種類が異なるのみで 前回と同じです。
コントローラは可変抵抗で構成。

部品

  • Arduno UNO

     
  • マイクロサーボモータ

     
  • 可変抵抗 10kohm

 

マイクロサーボ

マイクロサーボはトルクも機械強度も小さいです。
今回ロボットアームを作るにあたり機構に工夫を凝らしました。
治具は3Dプリンタでこしらえました。

 

 

 

スムージング

Twitterで面白い施策が紹介されていました。

 

制御信号に対してLPF的な遅れをもたせてサーボで生物的な動きを実現するものです。

 

早速ロボットアームに導入して比較してみました。

機械的な急峻な動きが緩和され、生き物のような柔らかみのある動作が実現できました。

 

 

立体 バーサライタ – 3D POV Display –

これまで私は様々なバーサライタ(POV ディスプレイ)を製作してきました。

そうした中で何となく平面のバーサライタを立体的に積み上げて立体表示できるのではと考えておりました。
なんかめんどくさそうだし、費用もかかるだろうと思考実験の枠組みから出ないまま時は過ぎたのですが
この度良い機会に恵まれました。

M5Stack社のクリスマスにちなんだ電子工作コンテストが開催されたのです。

これは思考実験から飛び出す絶好のチャンスと考え製作しコンテストに参加させていただきました。

ここでは改めて母国語で報告させていただきます。

 

立体 バーサライタの構成

バーサライタの構成はこれまで製作してきたバーサライタと同じ構成です。
回転部に制御マイコン ATOM Liteを搭載し回転検出用のフォトリフレクタ QTR-1AとSPI入力LEDテープを接続しています。

LEDテープは5列を10段の計50セル接続しています。回転部への給電にはワイヤレスチャージモジュールを用いて無線で実施します。

部品

  • マイコン ATOM Lite

     
  • フォトリフレクタ QTR-1A

      
  • SPI入力 LEDテープ APA102   ピッチ:144セル/1m

     
  • ワイヤレスチャージモジュール

     
  • マブチモーター RS-540SH

 

筐体

筐体は3Dプリンタで作製いたしました。
回転部は土台とLED搭載部の2パーツで構成されます。

 

回転部の土台にATOM Liteとフォトリフレクタ、ワイヤレスチャージモジュールの受信側を搭載し、
マブチモーター RS-540SHに差し込みます。

 

LEDは5列、10段をらせん状に配置して視野角の低減を図っています。

 

動作

丸が上下する簡単な動作で試しました。

 

Arduinoコード

SPI入力LEDのライブラリとして以下を使用しました。
 https://github.com/adafruit/Adafruit_DotStar

格段の1周の分解能は20としました。

 

表示例

クリスマスツリー

キューブ

時計

鏡餅

 

おわりに

製作にとりかかるまでは実現は難しいと想像していましたが、比較的簡単にできてしまいました。
筐体を3Dプリンタで自由自在に作れるようになったことが大きいです。

もっとLEDを増やせばリアルな映像も空中に表示可能だと思います。

コンテストではグランプリを受賞することはかないませんでしたが、参加賞をいただきました。

3つの製品から選択できましたので、私は M5Stack用カード型キーボードユニット 
をいただきました。

沢山のスイッチが配置されているので今後有効活用できそうです♪

メカナムホイールでLEGOラジコンカー製作

DFRobot様よりメカナムホイールをいただきましたので、ラジコンカーを製作してみました。

 

 

思想

非常によいメカナムホイールが手に入ったので、これをどう利用しようかとウキウキで考えました。

長男くんはずっとLEGOが大好きで毎日いろいろ製作しています。

長男くん のレゴ作品集

 

そこで、折角ですのでLEGOで色々カスタマイズできるラジコンにしようと思います。

 

構成

メカナムホイールはレゴを接続できる360°回転サーボで回すことにしました。

サーボとしても低価格で非常に良い買い物をしました♪

 

ホイールとサーボの接続のために3Dプリンタで治具を製作しました。

 
 
サーボの制御にはM5StickCとM5StickC 8Servos Hatを用いました。

 
M5StickCとM5StickC 8Servos Hatによるビークル制御は以前試しているので慣れたものです。

M5StickC 8Servos Hat でラジコンを堪能

 

車体

車体はLEGOで構築しました。

 

Blynk設定

ここではスマホアプリのblynkでBLE通信で車体を動かします。

 

新規プロジェクトを作成します。ハードウェアはESP32 Dev Boardを選択。Conection TypeにはBLEを指定します。
AUTH TOKENはArduinoコード生成時に使用します (アカウント登録したメールに送信されます)。

 

ウィジェットとしてBLEウィジェットとNumeric InputウィジェットとJoystickウェジットを配置します。

 

Numeric InputウェジットはV1を使用します。
メカナムホイールの回転速度を決定します (0~90)。

 

JoystickウェジットはバーチャルピンV0を使用します。

ジョイスティックの設定はx軸とy軸の出力をMERGEしてヴァーチャルピンV0に出力させ、それぞれ値は-100~100としました。

AUTO RETURNはONにしてジョイスティックはタップ移動後離すと自動的に中央に戻します。
ROTATE ON TILTはOFFにてスマホの回転に依存せずのx, y軸を固定とします。

 

メカナムホイール動作

Arduinoコード

ジョイスティックのx, y値をM5StickCで受けて角度に変換してディスプレイ表示しています。
角度のディスプレイ表示は以下のM5StickCのサンプルコードTFT_Pie_Chartを利用しました。

8Servos Hatのサンプルコードを元に制御しております。 

 

 

動作

 

おわりに

憧れのメカナムホイールを用いてレゴカーができました!

あとは長男くんに自由にカスタマイズしていただきましょう。

レシピの販売について

HomeMadeGarbage Advent Calendar 2020 |21日目
個人開発 Advent Calendar 2020|21日目

趣味で電子工作を楽しんでおるのですが、たまに面白いものができると
売って利益を得られないかなと思うものです。

ここでは趣味のハードウェア工作でレシピ販売に至った経緯を記載したくよろしくお願いいたします。

 

 

ショップ開店

以前に製作物を販売するべくネットショップを開店いたしました。
手数料を抑えるために既存の販売サービスは使用せず自分たちで立ち上げました。

WordPress & WooCommerce で 音楽販売サイトを作成

 

このショップにて手持ちのバーサライタ装置 PovRanian を販売いたしました。

PovRanian

 
なるべく部品代を抑えて製作しましたが価格が¥16,800と高額になり、
数台の販売にとどまる結果となってしまいました。

配送料込みの価格にし、さらに配送の手間や部品の在庫抱え込みでほとんど収益は得られませんでした。。。

 

レシピの販売

この失敗で個人でのハードウェア販売の難しさを知り、しばらくショップを放置する状態となっておりました。

しかし昨年末に3Dプリンタを購入し、ハードウェア作品製作の幅が大きく広がりました。
ソフトウェアのサンプルコードのように世に多くの3Dプリンタモデルがあり、それを出力して楽しむという経験をしたのです。

そしてハードウェア販売において3Dモデルとサンプルコードを無料公開して、使用部品例や製作手順の詳細をレシピにまとめて販売するということを思い立ちました。

これであれば部品の在庫を抱え込むこともなく、配送の手間も全くありません。
ほぼリスクなしでハードウェア作品を他の方に楽しんでいただける可能性があります。

SHISEIGYO-1 の制作レシピ

レシピ販売の第1弾として1軸姿勢制御モジュールのSHISEIGYO-1のレシピ販売を開始いたしました。

サンプルコードと筐体の3Dモデルは無料で公開しており、レシピでは部品例と配線・製作手順とサンプルコードの詳細説明を記載しております。

SHISEIGYO-1 の制作レシピ

 
実験的に開始したレシピ販売でしたが、100部以上の販売を達成することができました。
マニアックな題材にも関わらず多く販売できたことと3Dプリンタの普及率の高さに大変驚きました。

以下で実際に制作いただいた方の作例(つくれぽ)を公開させていただいております。

SHISEIGYO-1 作例と代替部品の紹介

皆様レシピを参考に部品や筐体にアレンジが加えられており、逆に勉強になり大いなるフィードバックとゲインを得ることができました。

PovRanian の製作レシピ

SHISEIGYO-1のレシピ販売の成功に大変気を良くし、第2弾としてハンディーバーサライタ PovRanian のレシピ販売を開始しました。

PovRanian の製作レシピ

 
以前のPovRanian販売のリベンジです。
筐体の3Dモデルを設計し、SHISEIGYO-1と同様に無料公開しました。

前回のSHISEIGYO-1では電子工作を料理を作るように親しんでもらいたく、あえて製作ではなく”制作”と記載していたのですが
意図が伝わりにくいうえに自身でも混乱してきたので、PovRanianレシピでは”製作”に戻しております。

 

おわりに

ハードウェア作品の販売手法としてレシピ販売を紹介させていただきました。

無料のソフトウェア開発ツールや3Dプリンタの普及のたまものだと実感しております。

今後もレシピ開発に励み、私自身は”電子工作界の栗原はるみ”を目指したいと思っております。

1軸 姿勢制御モジュール の筐体製作 ーリアクションホイールへの道5ー

前回M5Stack ATOM Matrixと内蔵の慣性センサMPU6886でモータ制御するところまで確認いたしました。

ここでは1軸姿勢制御モジュールの筐体を作りこんで
簡単に動作確認を実施いたしました。

 

筐体製作

1軸姿勢制御モジュールの筐体を製作します。
筐体は3Dプリンタで製作いたしました。

モータ寸法

モータの寸法はAliExpressのモータID-549XW 販売ページ と実機計測で把握しました。

Fusion360設計

Fusion360で筐体設計いたしました。

M5Stack ATOM Matrixもきっちり収まるように設計いたしました。

3Dプリント

ANYCUBIC MEGA-Sで出力いたしました。

 

モータとM5ATOMと一緒に組み立てます。

 

動作

前回 とほぼ同じコードと配線構成で動作確認いたしました。

とりあえずモータ電源なしで動作確認

 

モータ電源12Vを印可して動作確認。

やはり単純に傾きに比例して回転させる制御 (P制御)では立ちそうもありませんね。。。

しかし筐体はバッチリできたと言えそうです。
とてもかわいらしく製作できたので、この子をSHISEIGYO-1 (シセーギョー ワン)と名付けました。

 

おわりに

1軸姿勢制御モジュールの筐体が完成いたしました。
次回以降でしっかり制御を学んで倒立の実現を目指したいと思います。

それでは次の道でお会いしましょう!

自作ロボットアーム動作の 記録・再生 機能

以前 自作ロボットアームを自作コントローラで制御するというものを紹介させていただきました。

自作コントローラで制御 ーロボットアーム自作への道5ー

実はこれには動きをレコードして再生する機能も追加しており、上の記事の最後にサラッと紹介したのですが、詳細知りたいとのありがたいコメントいただきましたので
その ありがたみをガソリンとして記事記載させていただきます。

 

 

ロボットアーム動作レコード機能概要

Arduino IDEのシリアルモニタでr入力で動作を記録を開始し、もう一度 r入力で記録を停止します。
記録時は接続した赤LEDを点灯させています。

p入力で記録した動作を再生します。

ここではArduino UNOを使用しているので記録時間はUNOのメモリ量に依存します。

記録・再生以外の時はロボットアームはコントローラの動きに追従します。

Arduinoコード

ロボットアーム構成

ロボットアームはPWMサーボを3つ使用したもので、それぞれの角度を可変抵抗で制御します。可変抵抗はBカーブの10kohmを使用しました。

部品

  • Arduno UNO

     
  • サーボモータMG995

     
  • サーボモータDS3115

  • 可変抵抗 10kohm

     
  • 赤LED

 

コントローラは3Dプリンタで製作しました。

オリジナルプロッタ eddyWrite の分解能を向上

前回 製作したオリジナルのプロッタ eddyWrite  (エディライト) の分解能の向上を実現しましたので報告させてください。

クルクルプロッタを自作 eddyWrite (エディライト)

 

スクリュー

前回は半径方向の分解能が16、回転1周の分解能が100でプロットを実現しておりました。

スライド部に利用したドキドキクレーンゲームの移動がリニア出なかったため、半径方向の分解能が稼げなかったのです。

ドキドキクレーンゲーム
価格:440円(税込、送料別) (2020/2/23時点)

楽天で購入

 

以下はドキドキクレーンゲーム内のスクリューです。
要所要所にまっすぐなポイントがあるので断続的な移動になってしまいます。

 

 

そこで3Dプリンタでスクリューを作ってみました!

参考:アルキメデスの螺旋の作り方を教えてください

オレンジ色のが3Dプリントしたスクリューです。

らせん構造により連続的な水平移動が実現できました!
3Dプリンタ最高!!

 

ステッピングモータ

ステッピングモータはステップ数400のST-42BYH1004を使用しております。

前回はステッピングモータは以下のモータドライバの資料を参考に制御しておりました。
 http://akizukidenshi.com/download/ds/akizuki/AE-DRV8835-Ss.pdf

ここではArduinoのStepper Library を使用してステップ数を指定して制御し2ステップずつ回して、回転方向の分解能を200としました。

参考:Arduinoでステッピングモータを制御してみる

 

動作

スクリューのカスタマイズとStepper Library の導入で
 半径方向の分解能:16 → 100
 回転1周の分解能:100 → 200
を実現できました!

 

いい感じ!

元画像は以下w

 

解像度と共に描きあがる時間も増加します。分解能 半径100、1周200で10分くらいかかりますwww
 

おわりに

スクリューの改造とステッピングモータのステップ数指定による制御でeddyWriteの分解能の向上が実現できました。

おもちゃのクレーンゲームの機構をまま継承しているため、ペンの紙への接地にいい感じの遊びがないのが課題といえます。
現状は使用しているフェルトペンのペン先の柔らかさで接地のマージンを受け持っていただいております。

なんかバネ的なクッションが欲しいのと、垂直にストンと接地させたいところです。ソレノイドなんかがいいのかな?

eddyWriteも道として続きそうだぜ

追記

ほっほっほ 大臣 (2020/3/7)

河野太郎 防衛大臣に ほっほっほ。をいただきました。
誠にありがとうございます。精進いたします。

PovRanian の筐体を3Dプリンタにて

昨年末に購入した3DプリンタでPovRanian の筐体を作ってみました!
今までは木とか金具で構成していたので。。。

 

 

回転部

今回は満を持してFusion360で設計することといたしました!

マイコンやフォトリフレクタの3Dモデルも販売元から提供されており設計の助けとなりました♪

 

 
めちゃくちゃ試行錯誤して製作を進めました。。。

 

うまいこと中に詰め込み配線

 
回転部完成!

 
黒フィラメントでシックに仕上げました。

乾電池

電池もスマートに内蔵したいと考え電極を購入し、電池ボックスの設計も実施いたしました。

これまた試行錯誤して、なんとか電極を固定し単三電池をピッタリ入れるボックスが作製できました。

 

取っ手部

試作機1号

電池を持ち部分に収納する形で製作してみました。
DCモータもネジ穴を設けてきっちり固定します。

 
乾電池4本を並列に配置しましたので取っ手が太くなり過ぎました。。。

試作機2号

電池を2直列2並列に配置するようにして取っ手を細く持ちやすくしました。

 
また電源スイッチにラッチスイッチを採用しました。

試作機3号

各種微調整し、電池の極性を明示するためにケースには文字を入れてみました。

 

 

モータ収納部が円形のためか出力の際にベッドから離れて反ってしまうことがありました。

 
これはモデルを下敷き(ブリムというらしい)の上に出力することで解決しました。
意外にもブリムは簡単に取り外しできました。

 

おわりに

正月休みのほぼすべてとその後も仕事終わりに深夜まで夢中になって、筐体設計を頑張りました。

ツールの使い方から学習し、さらには形状によって変わりゆく3Dプリンタの出力具合いに悩み 試行錯誤を繰り返しメチャクチャ時間を使いました。

そのぶん木や金具を組み合わせていたのとは比べ物にならないほどに狂おしい新生PovRanianが爆誕しました。

引き続き3Dプリンタで色々なものを製作してゆきたいです!

 

レシピ販売

ShopでPovRanianの製作レシピの販売を開始しました。

レシピは 全22ページ 税込み¥500です。
筐体3Dモデルとサンプルコードは以下リンクで無料でダウンロードできますのでデータだけでもDLしてみてください。

PovRanian の製作レシピ

 

3Dプリンタでメカナムホイールを堪能

凄いものを見つけてしましました。

なんと憧れのメカナムホイールの3Dプリンタ用データを公開されている方がいたのです!

 

動画もありすごくいい感じに動いてる!これはプリントするしかない!
だって私はずっとメカナムホイールに思いを寄せていたのだから。

 

メカナムホイール 3Dプリンタ出力

3Dプリンタは購入依頼フル稼働で活用させていただいております。

 

早速メカナムホイールを出力してみました!

左右のホイールを2個づつと小さいタイヤを56個出力します。

タイヤをM3×25mmのネジでクルクル回る程度に締め付けて固定しました。

本当にできてしまった。。。

車体構成

出力したメカナムホイールの性能を確かめるべく車を製作します。
ESP32を使用してBlueToothでスマホでラジコン感覚で動かします。

 

部品

 

 

モータドライバDRV8835

モータドライバDRV8835にESP32からPWM信号を入力してモータを制御します。モータドライバのMODEピンはGNDに接続しています。


 http://akizukidenshi.com/download/ds/akizuki/AE-DRV8835-Ss.pdf

ESP32 PWM出力

モータドライバDRV8835にESP32からPWM信号を入力してモータを制御します。
ESP32のPWM出力は通常のArduinoマイコンのアナログ出力と異なりledcWrite()という関数で実施します。

ledcWrite()でPWM出力できるピンは限りがありますので、詳細は参考ブログを参照ください。

GPIO14ピンはデフォルトでHi出力なので10kohmでプルダウンしています。

参考

 

 

Blynk設定

ここではスマホアプリのblynkでBLE32とBluetooth通信で車体を動かします。

新規プロジェクトを作成します。ハードウェアはESP32 Dev Boardを選択。Conection TypeにはBluetoothを指定します。
AUTH TOKENはArduinoコード生成時に使用します (アカウント登録したメールに送信されます)。
 

ウィジェットとしてBluetoothと2個のJoystickウェジットを配置します。

 

2個のJoystickウェジットはそれぞれバーチャルピンV0, V1を使用します。

ジョイスティックの設定はx軸とy軸の出力をMERGEしてヴァーチャルピンV0(V1)に出力させ、それぞれ値は-100~100としました。

AUTO RETURNはONにしてジョイスティックはタップ移動後離すと自動的に中央に戻します。
ROTATE ON TILTはOFFにてスマホの回転に依存せずのx, y軸を固定とします。

メカナムホイール動作

2つのジョイスティックの角度によってモータを制御します。

上のジョイスティック(V0)で直進、下のジョイスティック(V1)で回転させます。

参考

 


 

Arduinoコード

Bluetoothを介してBlynkのジョイスティックの動きをヴァーチャルピンV0, V1で受信して、角度を導出してモータを制御しています。

モータスピードはタミヤのダブルギヤボックスのギア比114.7:1で、PWMのデューティ50%(128)としました。

Blynk BLE接続

ESP32とスマホをBluetoothでつなぎます。

BlynkプロジェクトのBluetoothウェジットをクリックして設定します。

 

“Connect Bluetooth device”をクリックして “Blynk”が表示されたらOKをクリックして接続する。

 

 

動作

 
タイヤが滑るので熱収縮チューブをかぶせてみました。

だいぶ滑りは改善されました♪

モータノイズ対策

もう少しモータの回転スピードを上げたいのですが、これ以上高速化つまりモータへの供給電流を上げるとノイズでマイコンが誤動作してしまいます。

マイコンの電源5Vピンにデカップリングコンデンサ100uFを挿入したり、モータにノイズ除去用に10nFを挿入して対策はしたのですが空中配線ではこれ以上の改善は難しかったです。

 

 
モータドライバのロジック系とモータ電源のGNDが分けれなかったり
ESP32ボードの電源入力ピンの接続が不明確だったりでノイズ対策が完全に実施できていないことが今後の課題です。

自分で基板作ってみようかなぁ。
まだプライベートでオリジナル基板作ったことないのでいい題材かもしれません。

メカナムへの情念

憧れのメカナムホイールを3Dプリンタでタダ同然で手にすることができました。
非常にありがたくそして感動的なことです。

私がいかにメカナムホイールに憧れを抱いていたかをご紹介させていただきお別れしたいと思います。

追記

タイヤの固定 (20/8/19)

メカナムホイールのタミヤのギアボックスへの固定のために以下のようなシャフトを通して固定するリングを3Dプリントしました。

以下でリングの3Dモデル(STLファイル)がダウンロードできます。
 リングモデル

 

リングを以下のようにメカナムホイールに接着してギアボックスのシャフトに通して固定します。

 

自作コントローラで制御 ーロボットアーム自作への道5ー

Arduino Advent Calendar 2019 | 19日目

さてここまでは主に逆運動学によってロボットアームを制御してきましたが、やっぱり物理コントローラでグリグリしたくなるのが摂理。

ロボットアームを2対用意して、一方を手で動かして他方が追従するみたいのがやりたかったのですが、
それはPWMサーボでは無理で位置検出可能な高級なシリアルコマンドサーボというのが必要であると教えていただきました。

 
今からシリアルコマンドサーボ買って2対のロボットアームを作る金など当然なく途方に暮れていたところ、
可変抵抗でサーボを動かす用例を紹介いただきました!

参考:割り箸でロボットアームを作ってみる(中編)

これだ!これでいい!これならPWMサーボによる自前のロボットアームがそのまま使えますよ!

ということで、ここでは可変抵抗を用いたロボットアームコントローラを製作しましたので報告させていただきます。
 

 

構成

ロボットアームはこれまでのPWMサーボを3つ使用したもので、それぞれの角度を可変抵抗で制御します。可変抵抗はBカーブの10kohmを使用しました。

部品

  • Arduno UNO

     
  • サーボモータMG995

     
  • サーボモータDS3115

  • 可変抵抗 10kohm

     

コントローラ製作

先日購入した3Dプリンタでコントローラの筐体を作りました。
生まれて初めてのオリジナルモデルです。

 

DesignSpark Mechanicalでモデルを作成しました。

☟設計通りに出力されて大感動!

 
可変抵抗のツマミを通してネジ止めするための穴と位置決め穴や、ツマミを差し込むヘコミを設けています。

 
ちょっとサイズミスした部品があったのでモデルを修正して台座と共に出力。。。。

 
作製した部品と3つの可変抵抗とを組み立てて完成!

これでバッチリ ロボットアームのサーボモータの回転軸と同じ方向に可変抵抗を配置できました!

モデル

アーム1

アーム2

ベース

 

 

Arduinoコード

可変抵抗の値をアナログピンで読んで角度に変換し、対応するサーボに入力するだけの簡単なコードです。

動作

可変抵抗を配線してArduinoに接続すれば完成!


簡単なのに驚きのシンクロ率です。

 

動きをレコードして再生する機能も追加してみました。

こちらの詳細は以下を参照ください (2020/6/7 追記)。

自作ロボットアーム動作の 記録・再生 機能

 

おわりに

手軽に安価でロボットアームのコントローラが作れました!

目標は以下のような感じなので引き続き頑張ります。。。

我が家に3Dプリンタがやって来るヤァ!ヤァ!ヤァ!

遂に手に入れました!3Dプリンタ!!

先日家族で見に行ったNT札幌にて展示されていた3Dプリンタをみてお母ちゃんが思いのほか感動して”今すぐほしい!”となったのです。私的には来年あたりに買えればいいかなぁ位だったのですが太鼓判いただき年内に買おうということに相成りました♪

サイバーマンデーなどのセール時にも各種プリンタの価格をウォッチしつつ、ツイッターで色々教えていただきつつ 時が来るのを待っていたのですが。セールでもないのにとんでもない安値で販売されていた以下のプリンタを購入しました。

私が購入したときは¥25,499でした。安すぎでしょ。。。速攻ポチりましたよね。

 

ANYCUBIC MEGA-S

到着予定日の前日に届いたために油断してビール飲んで酔っ払っていたのですが、1時間ほどで組み立て完了しました。思ったより簡単にできて驚きました。工具も全部同梱しておりました。白フィラメント1kgも入っているのですぐに使えます!

説明書は英語と中文のみでしたので以下のサイトを参考にして、組み立てや使用法を学習いたしました。

参考

プリント

早速同梱のSDカードに入っていたサンプル3Dデータのフクロウを出力してみました。

初3Dプリンタ出力。プリント中ずーっと眺めていました。美しいフクロウが2羽。うれしすぎるー!

ちなみにデータはSDカードかPCとUSB接続による転送でプリントします。
プリンタに転送するデータはgcodeというファイル形式です。
 

公開3Dデータを出力

ありがたいことに世の中には3Dプリンタ用のデータがたくさん公開されております。
以下の3Dモデル検索エンジンが便利で利用させてもらってます。

 
早速、長男くんが大好きなアンダーテールのパピルスを出力してみました。


Papyrus - Undertale by Kenesthor - www.thingiverse.com

STL形式でダウンロードしUltimaker Curaというソフトで読み込んでデータの縮尺や出力位置を調整してgcode形式に変換してSDカードに保存します。

データを保存したSDカードをプリンタに差し込んでプリント開始しました!

↑プリント中をラズパイカメラでタイムラプス撮影しました。

Curaのデフォルトの設定ですとサポートが硬くて、除去するときにモデルもバラバラになっちゃいました。。。パピルスの手足が細いのも要因としてあるかと思いますが。。。

アクリサンデーで接着しましたwww

サポート材の出力設定

ANYCUBIC MEGA-Sを紹介してくださった@Yakatanoさんがとれやすいサポートの設定値を教えてくれました!

この通りにCuraで設定したら本当にサポートがポロポロときれいにとれて、子供たちにでも除去作業ができました♪
ありがとうございます!

 

アンダーテール

3Dプリンタ着日(12/14)から毎日毎日アンダーテールのキャラクターを出力しています。長男くん大歓喜♪

こうなると色も塗りたくなりますねぇ 🙄 。

オリジナル3Dデータを出力

当然オリジナルのモデルも出力したい!というかそのために買ったのですから。

といっても3Dモデルなど気軽に作れるわけもなく。。とおもいきや
たまに使用させてもらっているDesignSpark MechanicalでもSTLファイルが出力出ることが判明しましたので早速モデルを作成して出力してみました。

 

ほんとにできた!うれしー!

ちょっとサイズ感ミスしたのでモデルを修正してと。。。。

 
作製した部品を組み立てて完成!

これが何なのかは後日報告いたしますが、オリジナルのモデルで所望の部品が作れてしましました!

これは今後の生活に革命をもたらすことでしょう。

本当に購入してよかったです。