歯ブラシロボ 試作

歯ブラシと振動モータを使ってコミカルに動きまわる作例は見ていて面白いなあと思っておりましたが、これを2つならべてモーターをマイコンで制御すればさらに楽しいのではないかと思いまして、作ってみました。
 
モーターは秋月の 通販コード P-00933 
円筒形のものも発売されていたように思うのですが、今はこれしか無いようです。2個入で100円です。
歯ブラシは民宿で使用している使い捨てのもの(新品)を流用しました。 歯ブラシの選定によっても走行性能がかなり変わるかもしれませんね。
使用するマイコンはワンチップArduinoです。 プログラムが簡単に作れるということでこれはデフォです。
次に考えないといけないのが電源ですが、単三電池3本の4.5Vでも動かせると思いますが、重さは走行性能にかなり影響するだろうと思うので単4電池2本から5Vを作るDC-DCコンバータと組み合わせる事にしてみました。
手元に有った単4電池BOXと100均で売られていたUSB電源 の基板を取り出して組み合わせました。
ipodなど充電には対応していないなど場合によっては物足りないかもしれませんが、このようなおもちゃには持ってこいです。


次にシャーシです。電池BOXの両端に歯ブラシを付けようと思いましたが、なかなかバランスが悪そうですので、アクリル版のはじ切れを適当な長さに切ってその両端に歯ブラシを接着しました。実はこの形になる前に一つボツになったのですが、左右のブラシを機械的に強固に接続すると片方のモーターの振動で両方振動して直進してしまう場合がありました。左右のブラシは適度な弾性を介して接続したほうがよさそうです。
構造は出来たので交互にモーターを回すだけの簡単なプログラム。 LEDチカチカなみの簡単なもので試してみたところ、うまく曲ってくれましたので、次はセンサーを取り付けてライントレースさせてみることに・・・
使ったセンサーはこれ (秋月電子) 非常に小さいもので、可視光センサーです。 チップ部品なので1/4W抵抗のリードの先に付けて地面すれすれに位置するようにしました。
ちょっと構造的には弱すぎるかもしれませんが、軽さとしてはこの上ないかと・・・
ここまでくればもうプログラム次第でどうでもできるわけですが、とりあえずマジックで黒いカーブを描いて試してみます。 
最初のライントレースとして簡単なエッジを探る方式を採用しました。
写真の場合、右のセンサーが白い部分にあると認識した場合右のモータを回し、黒い部分にあると認識した場合は左のモーターを回すというシンプルなものです。
ここで肝心なのは黒と白を見分けるためには基準が必要になるということです。そのための工夫として電源投入すると4秒後に左右のセンサーの値を取得し、その中間値をしきい値として記憶し、黒か白か判断の基準にします。 ですから電源をONにしてコースの上に置く時に2つのセンサーのどちらかが黒の上に乗るように置く必要があります。

とりあえずライントレースしている様子をご覧ください。

子供向けの科学体験教室の教材にできるかもしれないと思って作ったものですが、組立てやすさやプログラミング環境などの工夫をすればなんとかなりそうな手応えを得ました。 材料代もプログラムの書き込みに必要なFTDIアダプタ(USBシリアルコンバータ)の値段を含めても2000円以内に収まるように思います。
プログラム環境としてはArduinoのIDEをそのまま使うのもいいですが、小学生向けにはグラフィカルプログラミング環境が欲しいところです。ちょうど次のようなソフトを見つけました。 まだ試してはいませんが、このロボットの開発につかえるか実験してみたいと思います。

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