Arduinoでゴキブリ制御システムを自作 - 30ドル以下で構築

部品と用品

Arduino Micro または Arduino MKR1000	×1
12V A23電池 (MKR1000使用時はコイン電池)	×1
A23電池ホルダー またはコイン電池ホルダー (アルミ箔で自作も可)	×1
ピンコネクタ	×2
細線 (より線から取り出し)	適量
瞬間接着剤 (シアノアクリレート)	×1
無毒の接着剤	×1
サンドペーパー	適量
小型ワッシャー	×2

ゴキブリ関連

• マダガスカルオオゴキブリ (⚠ 購入前に国・州の規制を確認 ⚠)
• 大型水槽・小型水槽
• バナナ、リンゴ、ドッグフード (毎日濡らしたペーパータオルと共に給餌)
• 卵パック (隠れ家用)
• ちぎった紙 (床材用)
• ヒートパッド

工具

• はんだごて
• ストレートピン
• グルーガン
• ハサミ
• カッターナイフ
• ライターまたはマッチ (配線が外れた際の瞬間接着剤除去用)

このプロジェクトについて

数年前、Backyard Brainsのスマートフォン制御ゴキブリを見て衝撃を受けました。母に購入を頼みましたが、「ゴキブリ」という言葉に却下されました。その後Arduinoでプロジェクトを始め、ゴキブリは汚くないと説得し、マダガスカルオオゴキブリを入手。コーディングとテストを繰り返し、ついにゴキブリの行動を一時的に変える方法を見つけました。

これはおもちゃではなく、神経科学を教える科学実験です。 人工内耳インプラント (32万4千人以上の聴力を回復) と同様の原理です。ゴキブリは触角と脚を再生できます。実験中のゴキブリは完全に麻酔下にあり、すべての処置は可逆的で、実験後に元に戻されました。使用したシアノアクリレート (瞬間接着剤) は、ベトナム戦争で人体の傷口封鎖に使われた類似化学物質と同じく無害です。

ステップ1: 仕組み

多くの昆虫と同様、ゴキブリの触角はナビゲーションに直接関与しています。Arduinoから可変周波数 (神経信号を模倣) で触角を刺激すると、ゴキブリは存在しない壁を感知し、方向を変えます。ただし、時間が経つと刺激を無視して歩き続けるようになります。

ステップ2: 材料準備

上記の部品リストを参照してください。ゴキブリの飼育には、ケージの上部に厚くワセリンを塗り、決して外に放さないでください。国・州の規制を必ず確認してください。

ステップ3: バックパックの製作

1. アルミ板から3×2インチの「+」字形を切り出し、端を折り曲げます (木目に逆らって切ると折れにくい)
2. 一方の端にビニールテープを巻き、中央寄りに小さな穴を開けて配線を通します
3. 両端にワッシャーをはんだ付けし、ピンコネクタを取り付け、はんだ部分をテープで絶縁
4. 大きめのピンコネクタをホットグルーで固定し、より線から約2.5cmの配線を各ピンにはんだ付け
5. A23電池を入れ、Arduino MicroのVINとGNDに接続してLEDが点灯すれば成功

ステップ4: 触角への配線手順

1. ゴキブリを氷水に約2分浸け、動かなくなるまで麻酔
2. ペーパータオルの上に置き、胸部の上部を軽くサンディング (爪や髪と同じく無神経組織)
3. 無毒接着剤でバックパックを固定
4. 触角を2〜3cmに切り詰め、中空の触角に配線を約2.5mm挿入、瞬間接着剤を付けてさらに2.5mm押し込む (両側)
5. 麻酔が効いているか確認、効いていなければ再度氷水へ
6. ストレートピンで胸部側面に小さな穴を開け、グランド線を2.5mm挿入、瞬間接着剤でさらに2.5mm固定
7. 配線が脚に触れないよう注意 (引っ張られると外れる)
8. 別のテラリウムで一晩回復させる

ステップ5: コード

コードはシンプルで改造しやすいです。tone() 使用後は必ず noTone() を呼び出してください。Arduinoはミリ秒単位なので1秒=1000ミリ秒です。もう片方の触角を刺激する場合はピン11を12に変更します。

void setup() {
}
void loop() {
  tone(11, random(1,100), random(1,1000)); // 一方の方向に曲がらせる
  noTone(11);
}

ステップ6: 実験開始!

1. コードをArduinoにアップロード
2. バックパックを装着したゴキブリをテラリウムから出す
3. A23電池をバックパックに入れ、ピンコネクタをArduinoに接続
4. ゴキブリが曲がるのを観察!

グラウディングが不安ならテスターで確認: 触角線とグランド線間の抵抗が1Ω以上なら正常、1Ω未満なら配線が接触、「OL」ならグランド不良 (グランド線の手順をやり直し)。実験後はバックパックを優しく外し、配線をカットして除去。テスト時は照明が均一な部屋で行うこと (暗い場所では勝手に曲がるため)。

ゴキブリを家で飼わせてくれた母、プロジェクトを手伝ってくれた父に感謝!