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自律走行ビール運搬タンク:Walabot+Arduino+Raspberry Pi+Alexa統合

必要な部品と材料

部品数量
Walabot Creator1
Arduino MKR10001
Raspberry Pi 3 Model B1
Amazon Echo(またはechosim.io)1
SparkFun TB6612FNG モータードライバー1
タンクシャーシ(ブラシ付きDCモーター×2内蔵)1
サーボ MG996R3
メタルビルダーキット1
ステッピングモーター 28BYJ-48 + ドライバー1
7.4V LiPoバッテリー1
7.4V LiPo充電器1
ロータリーポテンショメーター 10kΩ1
LED(ストリップ1セグメント)2
釣り糸1
薄いプラスチック/厚紙(カバー用)1
5V BEC回路1
抵抗 10kΩ, 22.1kΩ, 2.21kΩ各1
ダーリントン トランジスタ1
30cm木製定規2
電圧計(任意)1
RC送受信機(任意:手動操作用)1
ビール(動力源?)1

必要な工具

使用ソフトウェア・サービス

プロジェクト概要

コンセプト

「ビールと戦車」という男の夢を実現。音声制御でビールを運び、自律追従「Follow me」機能とRC手動操作を両立するタンクを製作。

シャーシ

Banggoodで購入した安価なタンクシャーシをベースに使用。輸送中の破損を接着修復。

クレーン機構

ビールを格納・昇降するクレーンをステッピングモーター(28BYJ-48)と釣り糸で実装。初期は構造強度不足で曲がり、木製定規で補強し安定化。ポテンショメーターを軸に取り付け角度フィードバックを実現。

ケース・外装

Walabotをマグネットマウントで前面に固定。黒い厚紙・プラ板でカバーし、上部ハッチはサーボ2個で開閉。隠しヘッドライト(12V LEDストリップを7.4V駆動、中間LEDをバイパスして高輝度化)をサーボで露出制御。

回路設計

Arduino MKR1000を採用(外部割り込み3ピン必要なためUno不可)。TB6612FNGでDCモーター2個制御、サーボ3個、ステッパー、LED等を制御。電圧分圧でバッテリー電圧監視、独立した電圧計も搭載。

RC制御(手動モード)

3ch PWM読み取り:

左右モーター速度 = `base ± change` で計算、±255でクリップ。

Raspberry Pi連携(自律モード)

シリアル通信でコマンド送受信:

安全のためch3(スイッチ)割り込みは常時有効。

Walabotによる「Follow me」

Walabotはマイクロ波3Dセンサー。Moving Target Identification (MTI) モードで移動物体を検出(最大4ターゲット、1.5m)。Y/Z座標で水平位置を追跡。

初期位置合わせ(80cm前方に立つ)後、最近接ターゲットを人物とみなし、前回位置からの最近接ターゲットを追従。フレームレート約6FPS(0.16秒周期)のため、低速で動作し旋回と前進を分離制御。

Alexa音声制御

AWS Lambda + AWS IoT で実装。スキル名「Beer Tank」。コマンド例:

ngrokからAWS移行で安定運用。Kurt Braun氏のチュートリアル動画が参考になった。

中止機能:タコメーター

車輪に白黒パターンと反射型IRセンサーで回転数検出を試作したが、GPIO不足と不要判断で未採用。

ソースコード

Arduino(MKR1000)とRaspberry Pi用コード一式:

https://github.com/abysmalsb/Beer-Tank

回路図

Fritzingファイル(beer_tank_YN88vVuS9b.fzz)と画像をSchematicsセクションに掲載。WalabotはUSBでRaspberry Pi接続。

製造プロセス

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