ダンボー 製作記

ＤＯＲＯ☆ＯＦＦ展示会でみんなで持ち寄る事になった、コトブキヤさんのダンボー。
準備やらなんやらで忙しく、製作期間は５日しかありませんでした(^_^;)
アイディアは固まっていたので、突貫工事で製作しています。
そのため、製作記として公開する事をあきらめて、途中写真もほとんど残していませんでした。
でも、会場では思いの他好評で、どんなシカケなのかたくさんの質問が寄せられたため、簡単ではありますが製作記として記事にしたいと思います(^^♪

ダンボー自体は、ダンボールの折込みをスジ彫りした程度で、ほとんど素組みです(^_^*)

１０円を入れると、ダンボーが動いてしゃべって挨拶するギミックを盛り込んでみました。
内部にアンプを組み込む時間が無くて、音声は外付けのスピーカーから発声させています(^_^*)
展示会では、特にお子さんが喜んで何度も１０円を入れていて、製作者としては最高に嬉しかったです(^^♪

動作の様子ですが、文章で書くより見て頂いた方がわかりやすいと思うので、YouTubeに動画としてアップしました。

１０円を入れると、頭をあげて、両手を挙げたりパタパタした後、おじきをします(^^)/
動作に合わせて、口が光ったり声が出てくるので、見ていて楽しいギミックになったと思います。
一見、複雑な動きに見えますが、実はとっても単純な構造になっていて、使用しているモーターは１個だけです(^_^;)

A　ラジコン用のサーボモーターです。
　　出来るだけ小型のものが良かったので、トルクに不安を感じつつ、秋月さんで８００円で
　　購入しました。

頭部や腰は、回転軸を作りなおし、スプリングで保持されています。
サーボモーターのトルクが小さいので、スプリングで重量バランスを調整し、少ない力で大きな動きが出来るように工夫しています。

動作は全て、１枚のプラ板の平行移動から作り出しています。

A　首を上げるためのアーム部分です。
　　完全に上を向いても、スプリングのおかげで更に上に移動できる仕組みになっています。
Ｂ　更に上に移動すると、この磁石が腕の動作ロッドの間に入り込みます。
　　両腕の動作ロッドの根元には、磁石が取り付けられています。
　　普段は引き付けあって腕が閉じていますが、NS逆になっているＢの磁石が入り込むと、
　　両方の磁石が反発して腕を押し出し、両腕が開く構造になっています。
C　腕の付け根に仕込んである磁石です。
　　挙げた時にプラにぶつかってカチンと音がしてしまうので、マスキングテープを巻いて消音
　　しています(^_^*)
　　消音の効果はイマイチで、突貫工事であるが故の手抜き部分ですね。
Ｄ　サーボモーターの回転は、このクランクで上下運動に換えられます。
　　ハトメを使って、出来るだけ摩擦を減らす工夫をしています。
　　この部分に全ての力が集中するので、金属を使って耐久性を上げました。
Ｅ　腰の部分も回転軸を新規に作りました。
　　スプリングは、回転させるとテンションを調節できる構造にしておき、最後に重量バランス
　　を見ながら固定しています。
　　突起部分が下に移動する事で腰が曲がり、戻りはスプリングの力に頼っています。

今回はロボットらしさを表現したかったので、サーボモーターも回転速度の制御をしませんでした。
キュッと回ってピタッと止まる動作なので、スプリングによる揺れが加わり、ロボットダンスみたいな動きになりました(^^♪

目と口にもＬＥＤを仕込んで発光させています。

目はパイプに白色ＬＥＤを２個仕込んで、同時に発光させています。
口は開口して裏側を削り、赤色のＬＥＤを内蔵しました。
遮光のためにプラ板とパテで囲みましたが、スキマを作っておいて画像の様に紙を差し込んでマスキングしてあります。
塗装後に紙を抜いてスモークのプラ板を差込み、またパテを盛って遮光する手順としました。

サーボモーターの制御と、MP3のコントロールはPICマイコンです。

今回も制御する本数が少なくて済みますので、８ＰＩＮのPIC１２Ｆ６７５を使用しました。
GPIO３以外は全てデジタル出力モードで使用しています。
入力はプルアップされたスイッチの接点を監視する事でスタートさせています。
ＧＰＩＯ３は、内部でプルアップされているので、こうしないとうまく動作しません。
サーボモーターとMP3プレーヤーは、電源を切るためにリレーを使いました。
９Ｖ電池でも動作できるようにしたかったので、消費電力を抑えるために電源を切る機能を付けています。
その後の実験で、９Ｖ電池ではサーボモーターの電力が不足する事がわかったので、実は無駄な追加機能でした(+_+)
でも、ＭＰ３プレーヤーへのスタート信号としてリレーは必要だったので、こちらは活用しています(^_^*)
PICの出力ではリレーを動作させられないので、トランジスタを使ってスイッチングしています。
ＧＰＩＯ４は、サーボモーターへのパルス出力です。
サーボモーターはパルス幅を変える事で回転角が決まり、電源を切ってもその位置を保持してくれます。
待機時の位置、頭を上げるだけの位置、両手を挙げる位置、おじぎをする位置と、それぞれのパルスを与えることでサーボモーターの回転角をコントロールします。
このパルス幅は微妙なのですが、現物合わせで調整しています(^_^;)

ベースは、１００均のケースを利用しました。

A　波型のモールドが付いたケースに、０．３ミリのプラ板を貼り付け、ダンボールの断面に
　　見える加工をしました。
　　その後消しゴムでこすって微妙な凹凸を付けておき、塗装後に指にパステルを付けて
　　こする事で表情を付けています。
Ｂ　当初はNapionという赤外線人体感知センサーを使い、人が近付くと動き出すダンボー
　　にする予定でした。
　　でも、センサーの感度が良すぎて2m先からでも動き出してしまい、展示会ではあいさつ
　　しっぱなしになります(^_^*)
　　コミック原作の「ボクはお金で動く」に習い、お金を入れると動き出す仕様に変更しました。
　　この時すでに締め切り２日前です(^_^;)

ベースの内部です。

A　１００均の、シガーライターからUSB電源を取るコンバーターです。
　　USB端子からMP3プレーヤーの電源も供給していますが、リレーを通してありますの
　　で、普段はOFFです。
B　MP3プレーヤーです。
　　今回はアンプの製作が間に合わなかったので、後ろからヘッドフォン端子を出しました。
Ｃ　PIC制御基盤です。
　　８本足のICがPICですが、こんな小さなチップがダンボー全てを動かしているんですよね
Ｄ　１０円を感知するマイクロスイッチです。
　　重さの僅かな動きでスイッチがＯＮになる位置で固定しています。

MP3プレーヤーで、音声も再現しています。

A　秋葉原で５００円で購入したMP3プレーヤーです(^_^*)
　　電源投入で、MicroSDに入っている音楽を最初から再生します。
　　高級なMP3プレーヤーは、前回中断した位置を覚えているので、途中から再生が始ま
　　ってしまいますが、このプレーヤーはアンポンタンなので、常に最初から再生します。
　　常に最初から再生してくれるので、今回の製作には好都合でした(^^♪
B　分解して、バッテリーやスイッチなど、余分な部分を取り外して設置しました。
　　音声はMicroSDに記録しますが、一連の動作が出来てからタイミングを合わせて編集
　　したデータを書き込んでいます。
　　容量はそれほど必要ではないので、古い携帯のSDカードを流用しました。
C　ダンボーはカクンカクンとした動きになるので、ベースへはネジ留めでしっかり固定しま
　　した。

１０円の投入口周辺です。

A　マイクロスイッチは、１０円玉の重みでONになりますが、あまりリーチがあると取り出し
　　口から出しにくくなります。
　　ちょうど僅かに沈めばＯＮになる位置に、ビスで固定しました。
　　１０円玉の重みでもONになるように、３ミリ角棒で引き伸ばした位置に設置しています。

余談ですが、全てプログラミングが終わって動作テストをしている時、１０円が取り出し口に残っているとまた挨拶が始まってしまう事に気付きました(^_^;)
挨拶が終わったら取り出し口をチェックして、１０円玉が残っている時は取り出されるまで待つようにプログラムを変更しています。
これも一種のバグだと思いますが、実際に動作させないとわからない事がありますね(^^♪

簡単ではありますが、一通りの製作内容を記事にしてみました。
途中経過の画像がほとんどありませんので、ちょっとわかりにくい部分もあると思います(+_+)
展示会の後、アンプとスピーカーを内蔵させようと思っていたのですが、どうせ１２Ｖのアダプタが無いと動かないので、このままいじらないでおきます。
今後は色々な展示会に連れて行って、みなさんにごあいさつさせようと思いますので、見掛けたらぜひ遊んであげて下さいね(^^)/

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