LittleArm 2C: 3Dプリント製Arduinoロボットアーム – STEM教育向け耐久設計

必要な部品と材料

部品	数量	備考
Arduino Nano R3	1
MG90S サーボ（またはMG996R）	4	ベース、ショルダー、エルボー、グリッパー
Mepedボード（専用シールド）	1	サーボ電源・信号分配用
3Dプリントパーツ一式	1式	STLファイル提供あり
ネジ・ナット類	1式	全体で15本未満

必要な工具

• 3Dプリンター（PLA/PETG推奨）
• ドライバー、ニッパー

プロジェクト概要

LittleArm 2Cは、STEM教育向けに設計された3Dプリント製の小型ロボットアームです。前作から大幅に簡素化され、ネジ15本未満で組み立て可能。子供でも扱いやすい頑丈な設計で、教室でのロボティクス授業に最適です。

特徴

• 全パーツ3Dプリント可能（STLファイル公開）
• ネジ15本未満の簡易組み立て
• Mepedボード採用で配線が4本のみ（電源、GND、信号×2）
• Windowsアプリ（Python製）またはAndroidアプリ（Bluetooth）で制御
• シリアル通信で角度指令を送信、アーム側で並列補間制御

制御システム

Arduinoスケッチ（LittleArm 2C用）

#include <Servo.h>
#include <math.h>
#define PI 3.141

Servo baseServo, shoulderServo, elbowServo, gripperServo;

struct JointAngle { int base, shoulder, elbow; };
JointAngle desiredAngle;
int desiredGrip, gripperPos, desiredDelay;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  baseServo.attach(5);
  shoulderServo.attach(4);
  elbowServo.attach(3);
  gripperServo.attach(2);
  Serial.setTimeout(50);
  Serial.println("started");
  baseServo.write(90);
  shoulderServo.write(100);
  elbowServo.write(110);
}

void loop() {
  if(Serial.available()) {
    desiredAngle.base = Serial.parseInt();
    desiredAngle.shoulder = Serial.parseInt();
    desiredAngle.elbow = Serial.parseInt();
    desiredGrip = Serial.parseInt();
    desiredDelay = Serial.parseInt();
    if(Serial.read() == '\n') {
      Serial.flush();
      Serial.print('d'); // 完了通知
    }
  }

  int done = 0;
  while(!done) {
    int s1 = servoParallelControl(desiredAngle.base, baseServo, desiredDelay);
    int s2 = servoParallelControl(desiredAngle.shoulder, shoulderServo, desiredDelay);
    int s3 = servoParallelControl(desiredAngle.elbow, elbowServo, desiredDelay);
    int s4 = servoParallelControl(desiredGrip, gripperServo, desiredDelay);
    if(s1 && s2 && s3 && s4) done = 1;
  }
}

int servoParallelControl(int targetPos, Servo &servo, int speed) {
  int cur = servo.read();
  if(cur < targetPos - 5) { servo.write(cur + 1); delay(speed); return 0; }
  if(cur > targetPos + 5) { servo.write(cur - 1); delay(speed); return 0; }
  return 1; // 目標到達（±5度以内）
}

通信プロトコル

PC/スマホから以下形式で送信:

ベース角度,ショルダー角度,エルボー角度,グリッパー角度,ステップ遅延(ms)\n
例: 90,100,110,30,10\n

Arduinoは各サーボを並列に目標角度へ移動し、全軸到達後に'd'を返信。

リソース

• 組み立てマニュアル: 公式サイト
• 3Dプリントファイル (STL): Thingiverse / GitHub
• Windows制御アプリ（Pythonソース含む）
• Android制御アプリ（Bluetooth対応）

回路図

Mepedボード使用時は4線のみ（VIN, GND, Signal Base, Signal Shoulder/Elbow/Gripper共有）