ビリーバスフィッシュを任意の音源で動かす：ステップバイステップガイド

必要な部品と用品

部品	説明	数量
Arduino Uno		1
Adafruit Motor/Stepper/Servo Shield v2.3		1
Amazon Echo Dot		1

プロジェクト概要

約1ヶ月前、アーティストのBrian Kane氏が「ビッグマウス・ビリーバス」というおしゃべり魚のおもちゃをAmazon Alexaで動かす動画を公開し、話題になりました。仕組みを知りたくて、自分でも作ってみることにしました。

最初はRaspberry PiとAlexaを組み合わせたものかと思いましたが、より簡単な方法として、50ドルのEcho Dotの音声をArduinoで処理し、既存のモーターを駆動する方法を考えました。手元にArduinoとモーターシールドがあったので、早速取り掛かりました。

中古のビリーバスをAmazonで約15ドルで購入（ヤードセールやリサイクルショップならもっと安く手に入ります）。参考にしたのは、Arduinoでサーボを音に合わせて動かす2012年のガイドと、ビリーバスのアニマトロニクス構造を解説した2013年のガイドです。

ビリーバスは2つの安価な5V DCモーターで動いています（フルビーと同様）。課題は、音に反応してこれらのモーターをピクピク動かす方法です。試行錯誤の末、実用的な解決策を見つけました。コードは完璧ではありませんが、皆さんの改善アイデアを期待して公開します。

必要な材料

• ビッグマウス・ビリーバス（歌う魚） ×1
• Arduino Uno ×1
• Arduino Uno用電源 ×1
• Adafruit Motor Shield v2 ×1
• パネルマウント ミニジャック ×1
• 撚り線（色分けされていると便利）
• Amazon Echo Dot（他の音源でも可） ×1
• 小型充電式スピーカー ×1
• ミニジャック（⅛インチ）オーディオケーブル ×1
• ミニジャック分岐アダプター ×1

必要な工具

• 小型ドライバー
• はんだごてとはんだ
• ワイヤーストリッパー
• ニッパー
• ドリルとビット

ステップ1：魚の準備

購入した中古品は到着時に動作しませんでした。おかげで躊躇なく分解できました。背面のネジを外し、ケーブルハーネスを優しく押して外せば、背面カバーが完全に取れます。

電子部品を入れるスペースを確保するため、基板とピエゾブザーを取り外します。残るのは4線のハーネスで、2本は口の動き用、もう2本は頭または尻尾を動かす用です（モーターの回転方向で切り替え）。

最後に、異なる色の線を4本同じ長さに切り、先端を露出・予備はんだし、ハーネスの4つのソケットに差し込みます。次のステップでモーターシールドに接続します。

ステップ2：モーターシールドの準備

モーターシールドへの接続は4箇所のみで、うち2箇所ははんだ付けが必要です。頭/尻尾用モーターも実験したい場合はさらに2線追加できます。

まずはんだ付けから。オーディオ入力を作るため、異なる色の線を2本用意し、片方をGND、もう片方をアナログピン0（A0）にはんだ付けします。基板を貫通する余分な線はカットします。

これらをパネルマウントミニジャックに接続します。私が使ったのは3つの接点があるスイッチ付きモノラルジャックです。重要なのは、A0からの線をオーディオコネクタのチップ（先端）に接触するリードに、GNDの線をベース（スリーブ）に接触するリードに接続することです。

次に、魚のモーターをシールドに接続します。口用モーターの線（黒とオレンジ/黄色）をM1の端子ブロックに、オプションで頭/尻尾用モーターの線（白と赤）をM2の端子ブロックに接続し、ネジで固定します。

最後に、モーターシールドの「VIN Jumper」ピンにジャンパーが装着されているか確認してください。これが外れているとシールドが電源オンになりません。Arduino Unoにシールドを重ね、電源を入れてシールドの電源LEDが点灯すればOKです。

ステップ3：コードの書き込み

コードはAdafruitのDCモーターテストスケッチと、Cenk Özdemir氏の「Sound to Servo」スケッチ（2012年）を組み合わせたものです。現在のコードでは頭/尻尾モーターは動きません。動くバージョンもありましたが、口の反応速度が犠牲になりました。口の反応を維持しつつ頭と尻尾をゆっくり動かすのが目標ですが、現状の私のコーディングスキルでは限界です。改善案やプルリクエストを歓迎します。

ステップ4：組み立て

コードを書き込み、オーディオケーブルをジャックに接続したら、フリーのケーブル端を音源（スマホでポッドキャスト再生など）につないでテストします。魚の口が動けば成功です。プラスチックの台座に小さな穴を開け、ジャックを取り付けます。

Alexaの声を魚から出すには、オーディオケーブルのフリー端をYアダプターに、充電式スピーカーをもう一方に、アダプターのプラグをEcho Dotの音声出力に接続します。

スピーカーの電源を入れ、Alexaとスピーカーの音量を上げます。Alexaに質問して喋らせると、スピーカーから声が出ると同時に魚の唇が動きます。スピーカーを魚の頭に近づけるとより不気味で面白い効果が得られます。

動作確認後、スピーカーとArduinoをビリーバスの筐体に収めて蓋をします。この部分はまだ改善の余地があります。

ステップ5：今後の展望

まだまだやることはたくさんあります。皆さんのアイデアをお待ちしています。近いうちにバージョン2.0を公開したいと思います。

1. 頭と尻尾も動かしたい。接続はできているが、口の反応速度を落とさずに動かす方法が見つかっていない。
2. スピーカーをArduinoから充電できるようにしたい。
3. 魚の赤いボタン（または代替スイッチ）で「スピーチモード」（口の動き重視）と「ミュージックモード」（全身でリズムを取る）を切り替えられるようにしたい。
4. コードの整理。マッシュアップによる不要なコードが残っているはず。
5. より小型のArduinoを使用。Unoとモーターシールドはオーバースペック。Adafruit Featherとその2モーターシールドが良い代替案。口用と頭/尻尾用で別々のFeatherを使うのもアリ。

コード

SoundToDC (Arduino)

/* 音に合わせてDCモーターを動かす。パブリックドメイン。
   Donald Bell, Maker Project Lab (2016)作成。
   Cenk ÖzdemirのSound to Servo (2012)とAdafruitのDCMotorTestをベースにしている。 */
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_MotorShield.h>
#include "utility/Adafruit_MS_PWMServoDriver.h"

// デフォルトのI2Cアドレスでモーターシールドオブジェクトを作成
Adafruit_MotorShield AFMS = Adafruit_MotorShield();
// 別のI2Cアドレスを使う場合（スタッキング時など）
// Adafruit_MotorShield AFMS = Adafruit_MotorShield(0x61);

// ポートM1（口）、M2（尻尾）を選択
Adafruit_DCMotor *myMotor = AFMS.getMotor(1);
Adafruit_DCMotor *myOtherMotor = AFMS.getMotor(2);

int SoundInPin = A0;
int LedPin = 12; // 口が動く時にLEDを光らせたい場合

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  AFMS.begin(); // デフォルト周波数1.6kHz
  // AFMS.begin(1000); // 1kHzなどに変更も可能

  myMotor->setSpeed(0);
  myMotor->run(FORWARD);
  myMotor->run(RELEASE);
  pinMode(SoundInPin, INPUT);
  pinMode(LedPin, OUTPUT);

  myOtherMotor->setSpeed(0);
  myOtherMotor->run(FORWARD);
  myOtherMotor->run(RELEASE);
  pinMode(SoundInPin, INPUT);
}

void loop() {
  uint8_t i;
  int sensorValue = analogRead(SoundInPin);

  // LED用に0-255にマッピング
  int LEDValue = map(sensorValue, 0, 512, 0, 255);
  // モーター制御用に0-180にマッピング（通常は1023だが512に変更して感度向上）
  sensorValue = map(sensorValue, 0, 512, 0, 180);
  // モーター駆動時間の計算
  int MoveDelayValue = map(sensorValue, 0, 255, 0, sensorValue);

  if (sensorValue > 10) { // ノイズ除去
    delay(1);
    myMotor->run(FORWARD);
    for (i = 140; i < 255; i++) {
      myMotor->setSpeed(i);
    }
    // 減速パートはコメントアウト
    // for (i = 200; i != 0; i--) {
    //   myMotor->setSpeed(i);
    //   delay(10);
    // }
    analogWrite(LedPin, sensorValue);
    myMotor->run(RELEASE);
    myOtherMotor->run(RELEASE);
    delay(1);
  }
  analogWrite(LedPin, 0);
  // これを繰り返す
}