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LEGOとScratchで じゃんけんマシン

Last updated at Posted at 2022-12-22

はじめに

 『れごも』を手にいれ、LEGO Technicで何か作ろうと思ったのがきっかけで、モーターを2個使用するじゃんけんマシン(Ver.1)を作ることにした。
 その後、Scratchでプログラミングをしたいので、センサーボードの『NanoBoardAG』もモーターが2個使え、なおかつ外部入力にも使えるため、これを使用してじゃんけんマシン(Ver.2~5)を作製することにした。
 また、2022年9月に戸田市の地域交流センターで行われた『あいパル誕生日会』に展示したのは『Ver.2』である。

※『れごも』:スマートフォンでモーターを2個制御できるモジュール
※『NanoBoardAG』:Scratchを経由し制御できる拡張センサーボード
※『れごも』及び『NanoBoardAG』は『ちっちゃいものくらぶ』の製品

本体

LEGO Technic
→ 歯車等で動かすことが出来るTechnic Blockで作製

動力

ギア付モーター
→ LEGOの軸とギア付モーターはゴムチューブで接続されており、ゴムチューブがクラッチとなってモーターが回り過ぎても歯車等に負担が少ない

インターフェイス

NanoBoardAG
→ 抵抗入力端子3個・モーター用出力端子2個 を使用

↓↓↓ 設定方法などはこちら↓↓↓
【Scratch】センサーボード「なのぼ~どAG」
https://studio.beatnix.co.jp/kids-it/kids-programming/scratch/nanoboard-ag-motor/

スイッチ

誰でも作りやすい段ボールで作製

プログラム言語

NanoboardAG用 Scratch 1.4 を使用

変遷

じゃんけんマシン(Ver.1)

【仕様】

  • 制御を『れごも』で行う
  • 指関節動作は、輪ゴムによる伝達とリンク機構で行う
  • 小指と薬指、中指と人差指は垂直に、親指は水平に動作する
  • モーターは中央に配置

【難点】

  • スマートフォン制御なのでプログラミングが出来ない
    image.png

じゃんけんマシン(Ver.2)

【仕様】

  • 制御を『NanoBoardAG』で行う
  • 指関節動作は、輪ゴムによる伝達とリンク機構で行う
  • 小指と薬指、中指と人差指は垂直に動作する
  • 親指は水平に動作する
  • モーターは左右に配置

【難点】

  • 小型だったので目立たなかった
  • プーリーの位置があまく、ゴムベルトが外れやすい
    image.png

じゃんけんマシン(Ver.3)

【仕様】

  • 全体を大きくした
  • 指関節動作は歯車とリンク機構で行う
  • 小指と薬指、中指と人差指は垂直に動作する
  • 親指は水平に動作する
  • モーター等の機構部は後部に配置

【難点】

  • 指だけなので手とは見えがたい
    image.png
    image.png

じゃんけんマシン(Ver.4)

【仕様】

  • 指関節動作は歯車とリンク機構で行う
  • 各指(小指・薬指・中指・人差指)の長さは全て同じ
  • 親指以外の指の開き方は出来るだけリアルにした
  • 親指は水平に動作する
  • モーターは後部の左右に設置(モーター部は外してある)

【難点】

  • 指だけなので手とは見えがたい
    image.png

image.png

じゃんけんマシン(Ver.5)最終

【仕様】

  • 掌を追加(モーター等を掌に内蔵)した結果、手に見えるようになった
  • 指の関節動作を全てリンク機構にした(親指は一部歯車機構を含む)
  • すべての指の動作を出来るだけリアルにした
  • 各指の長さは人間らしく調整した
  • 指の関節が伸びた時の逆ぞり防止機構を設けた
    image.png

手の平側

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手の甲側

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指のリンク機構(小指・薬指・中指・人差指)

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親指のリンク機構

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段ボールスイッチ

  • 内側に電極としてアルミテープを貼る
  • 各配線はホチキス留め
  • 外側をファイルカバーで保護
    image.png

NanoBoardAG

  • PCとUSB接続する
  • 段ボールスイッチのグーは抵抗D・チョキは抵抗C・パーは抵抗Bに接続する
  • 小指・薬指・親指用モーターはM1(モーターA) に接続する
  • 中指・人差指用モーターはM2(モーターB)に接続する
  • 段ボールスイッチの共通部分の線はGNDに接続する
    image.png

プログラム

image.png

実際のプログラム

image.png

まとめ

  • リンク機構を考えるのが大変だった
  • Ver.4で友人に見せたところ、草にしか見えないと言われ落ち込んだ
  • ブロックを頑丈に組むのが大変だった
  • 歯車のギヤ比を合わせるのが難しかった
  • Legoの1つのバージョンを作るのに約3週間ぐらいかかった
  • 実際のプログラムを組むのに2か月かかった
  • Ver.5のように掌を作ったところ、友人に手と一目でわかってもらえるようになった

以上のように苦労することが多かったが、完成してみると全てが吹き飛ぶほど良いものが出来た。
どこかで皆さんにお目に掛かれれば光栄である。

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