3DプリンターとArduinoで作るアイアンマン ヘルメット＆アークリアクター完全ガイド

必要なパーツと材料

パーツ	数量	備考
Arduino UNO	1	Arduino 101でも動作確認済み（BLE拡張可能）
Adafruit NeoPixelリング WS2812 5050 RGB LED	1	アークリアクター用
Adafruit MPR121 静電容量式タッチセンサー	1	12チャネル、I2C接続
サーボモーター Tower Pro MG996R	1	フェイスプレート開閉用
単3電池ボックス 4本用	1	サーボ用電源
9V電池クリップ	1	Arduino用電源
ジャンパーワイヤー	1式

必要なツール

• 3Dプリンター（Lulzbot Mini等）

使用ソフトウェア

• Arduino IDE
• Autodesk Netfabb（STL分割用）
• Fritzing（回路図作成）

プロジェクト概要

動機と経緯

段ボール製アントマンヘルメットから始まり、試行錯誤の末に3Dプリント製アイアンマンヘルメットを完成。段ボール→自作ペーパーモデル→3Dプリントと進化し、ついに頭にフィットし、モーターも搭載できる安定版に到達しました。

3Dプリント工程

1. モデル分割（Netfabb使用）

Thingiverseから入手したモータライズドヘルメットモデル（メイン、あご、フェイスプレートの3パーツ）がビルドプレートより大きかったため、Netfabb Basicで分割。合計24ピース、フィラメント1.5ロール消費。

2. 接着剤の選定

強度、速乾性、サンディングしやすさの3条件を満たすJB Weld KwikWeldを採用。接合面をヤスリで荒らし、クランプで固定して接着。

3. サーボ機構の自作設計

Thingiverseの設計が不明確だったため独自設計。サーボ位置からフェイスプレート接続点までの直線距離と角度を計算し、試作を繰り返して最適化。3Dプリント部品がたわむ問題は、金属ハンガーを曲げて芯材とし、クリップで固定することで解決。

4. 組み立てと塗装

分解→白サフェーサー→マスキング→赤塗装→フェイスプレートは金色→あご部分の白マスキングを外して金色塗装→再組み立て。

アークリアクター製作

NeoPixelリングサイズに合わせてケースを設計。Thingiverseの蓋デザインを改変し、ワイヤー通し穴、首掛け用バー、半透明ABSフィラメント製ディフューザーを追加。

電子回路

電源設計の工夫

サーボの負荷とバックEMF対策で、サーボ電源をArduinoとは分離（単3×4本）。重要：Arduino、サーボ、電池ボックスのGNDを共通化。NeoPixelは最初サーボと同じ電源だったが、サーボ動作時にチラつきが発生したためArduino直結に変更して解決。

ブレッドボードで試作後、Adafruit Perma-Proto基板に移行。専用ケースを3Dプリントし、カメラケースに収納してMaker Faireに出展。

ソフトウェア：2つのバージョン

IronMan02.ino - 「完成優先」版

期限優先で書かれた実用版。delay()でサーボ動作を滑らかにするが、処理がブロックされる。

IronMan04.ino - マルチタスク版

Adafruitのマルチタスクチュートリアルに基づき、millis()によるノンブロッキング制御を実装。主な改良点：

• 1つのタッチセンサーでフェイスプレート開閉トグル制御
• ステート変数（flip, flipping, directionality）で状態管理
• タッチチャッタリング対策に500msタイミングブロック
• サーボ角度更新もmillis()で15msごとにステップ実行
• フェイスプレート動作中でもNeoPixel制御可能

今後の展望

• 目の発光
• Arduino 101のBLE活用
• 音声インターフェース（JARVIS実装）

ソースコードと回路図

GitHub：lachendeKatze/Iron-Man

リポジトリにIronMan02.inoとIronMan04.ino、Fritzing回路図が含まれます。