リサイクル材料で作るArduinoロボットアーム

必要な部品と材料

• SparkFun サーボ（メタルギア汎用） × 3
• PS2ジョイスティック 2軸モジュール × 1
• Arduino UNO × 1
• 12V 600mA ACアダプタ × 1
• 5Vレギュレータ、電解コンデンサ 1μF/50V、セラミックコンデンサ 100nF、ヒートシンク TO-220、ハーフサイズブレッドボード、ジャンパーワイヤ（オス-オス）

使用ツール・サービス

• circuito.io（回路図・配線図自動生成）
• Arduino IDE

プロジェクトの概要

ロボットアームは定番のDIYプロジェクトですが、私たちは「リサイクル材料だけで作る」というチャレンジを設定しました。メイカーとは、身の回りの材料を工夫して新たな価値を生み出し、ゴミを出さないことでもあります。端材の木材とペットボトルでアーム本体を製作。ペットボトルを熱してヒートシュリンクチューブを自作する技法を採用し、重りにはなんとジャガイモを使用して転倒防止に役立てました。

このプロジェクトは、私たちが「作ること」をなぜ愛しているかを思い出させてくれる、とても楽しいものでした。完全なチュートリアルはブログで公開しています。

動画では古いバージョンのcircuito.ioを使用しています。本チュートリアルの手順に従ってください。

電子部品

主要コンポーネント

• Arduino UNO
• SparkFun サーボ（メタルギア汎用） × 3
• PS2ジョイスティック 2軸モジュール

補助コンポーネント

• 5Vレギュレータ
• 電解コンデンサ 1μF/50V
• セラミックコンデンサ 100nF
• ヒートシンク TO-220
• ハーフサイズブレッドボード
• ジャンパーワイヤ（オス-オス）

配線図はこちら

ロボットアームのコード

1. circuito.ioのコードタブから回路コードをダウンロード
2. 配線が正しいか確認手順を実行
3. circuito.ioのfirmware.inoテストコードを、リポジトリのfirmware.inoに置き換え。他のライブラリはそのまま。
4. 「Include Libraries」と「Pin definitions」は残す。ピン定義が一致するか確認。

コードリポジトリ: https://github.com/Circuito-io/Robotic-Arm

構造材料

• 厚さ1cmの木材端材を使用。強度が必要な箇所は2枚重ねで接着。
• 部品同士の固定には、ペットボトルから自作したヒートシュリンクチューブを使用。自宅にあるペットボトルで作れる優れた技法。強度は驚くほど高いので、色々試してみてください。
• アームは3軸で動くため、サーボモータ3個を使用。サーボ選定の参考記事: 良い記事。SparkFun汎用メタルギアサーボを採用。

組み立て手順

ベース（土台）

アームが倒れない堅牢なベースから開始。木材同士をどう結束すれば強固になるかを検討。下画像のように自作ヒートシュリンクとジャガイモを重りにしたベースを採用。ジャガイモは定期的に交換を忘れずに！

バランス調整

2個目のサーボ（上腕部）の配置が最も難しく、この領域はまだ改善の余地があります。試作後に気づいたのですが、上腕のバランスを十分考慮していませんでした。その結果、サーボに大電流が流れ続けます。アームの反対側にカウンターウェイトを設ければ解決可能です。

グリッパー（把持部）

いくつかのグリッパータイプを検討しましたが、最終的に片側を固定し、もう片側のみ可動とする設計に。固定側で強く把持し、可動側はサーボ連動の関節＋バネで開閉します。

サーボとグリッパーの連結には、自転車のブレーキワイヤと同じ仕組みで、ゴムチューブ内に紐を通す方式を採用しました。

基本は以上です！ 使用する材料と電子部品に合わせて、コードと機構の微調整が必要でしょう。ご意見・ご感想はフォーラムやコメント欄でお聞かせください。

ソースコード

Robotic Arm code

1. circuito.ioのfirmware.inoテストコードを、このリポジトリのfirmware.inoに置き換え
2. 他のライブラリはそのまま
3. 「Include Libraries」と「Pin definitions」を残す
4. ピン定義が一致するか確認

リポジトリ: https://github.com/Circuito-io/Robotic-Arm