テオ・ヤンセン展大阪 開催中
現在、大阪南港ATCにてテオ・ヤンセン展が開催中です。(9月25日まで)
開催を機会に、これまでに制作したテオヤンセンメカニズム応用作品を紹介します。
2014年の作品1 : ウインドビースト
特長:サボニウス型風車を利用したウインドビーストで風向きに関係なく前進します。

2014年の作品2 : ラジコンビースト
タミヤ模型のギヤモータを左右に設け、無線リモコンにて自由自在に動かせます。

2014年の作品3 : ソーラービースト
ソーラービースト:タミヤ模型のソーラーパネルを利用して太陽光で動きます。

2014年の作品4 : 12足アクリルビースト
アクリル板をCNC加工して製作:紐で引くだけで滑らかに動くのが特徴です。

動画をご覧下さい。
2014年の作品5 : 超音波センサー自律歩行ビースト
超音波センサーにより、障害物を感知して自律歩行しますが、赤外線リモコンで手動操作もOKです。

2014年の作品6 : ウインドビースト2
作品4にサボニウス型風車を取り付け、ウインドビーストに改造した作品です。

2016年の作品1 : 超音波自律歩行ビースト2
この作品は、超音波センサーによる自律歩行と自作WiFiリモコンで手動操作が出来ます。

2016年の作品2 : 赤外線センサー自律歩行ビースト
アクリル板をCNC加工して製作、スケールを約1/2にした小型モデルで、赤外線センサーにて自律歩行と
WiiヌンチャクをWiFiに改造したリモコンで手動操作が出来ます。

2019年の作品1 : 自律歩行ビースト
2016年作品1のWiFiリモコンとコントロール回路をWiFiからBluetooth BLEに改造した作品です。

2020年の作品 : BLE RCビースト
2020年にシリーズで掲載した作品です。動力にロータリーサーボモータを使った作品で、リモコンにBLEを使い
コントロール回路にESP32とM5Stack ATOM Liteの2種類を以下のページにて紹介しています。
参照ページ:Theo Jansen Mechanism series No.9 その1~7

サイドメニューのカテゴリーにてテオヤンセンメカニズムを選択すると過去の記事を
ご覧頂けます。 皆さまの参考になれば幸いです。
尚、酷暑のため夏休み中ですが、涼しくなったら工作を再会します。
by CNC Paradise
開催を機会に、これまでに制作したテオヤンセンメカニズム応用作品を紹介します。
2014年の作品1 : ウインドビースト
特長:サボニウス型風車を利用したウインドビーストで風向きに関係なく前進します。

2014年の作品2 : ラジコンビースト
タミヤ模型のギヤモータを左右に設け、無線リモコンにて自由自在に動かせます。

2014年の作品3 : ソーラービースト
ソーラービースト:タミヤ模型のソーラーパネルを利用して太陽光で動きます。

2014年の作品4 : 12足アクリルビースト
アクリル板をCNC加工して製作:紐で引くだけで滑らかに動くのが特徴です。

動画をご覧下さい。
2014年の作品5 : 超音波センサー自律歩行ビースト
超音波センサーにより、障害物を感知して自律歩行しますが、赤外線リモコンで手動操作もOKです。

2014年の作品6 : ウインドビースト2
作品4にサボニウス型風車を取り付け、ウインドビーストに改造した作品です。

2016年の作品1 : 超音波自律歩行ビースト2
この作品は、超音波センサーによる自律歩行と自作WiFiリモコンで手動操作が出来ます。

2016年の作品2 : 赤外線センサー自律歩行ビースト
アクリル板をCNC加工して製作、スケールを約1/2にした小型モデルで、赤外線センサーにて自律歩行と
WiiヌンチャクをWiFiに改造したリモコンで手動操作が出来ます。

2019年の作品1 : 自律歩行ビースト
2016年作品1のWiFiリモコンとコントロール回路をWiFiからBluetooth BLEに改造した作品です。

2020年の作品 : BLE RCビースト
2020年にシリーズで掲載した作品です。動力にロータリーサーボモータを使った作品で、リモコンにBLEを使い
コントロール回路にESP32とM5Stack ATOM Liteの2種類を以下のページにて紹介しています。
参照ページ:Theo Jansen Mechanism series No.9 その1~7

サイドメニューのカテゴリーにてテオヤンセンメカニズムを選択すると過去の記事を
ご覧頂けます。 皆さまの参考になれば幸いです。
尚、酷暑のため夏休み中ですが、涼しくなったら工作を再会します。
by CNC Paradise
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Theo Jansen Mechanism series No.9 その8
2020年6月10日
スマホのリモコンアプリとM5 Stack ATOM Liteを使ってTJ9をPWM制御します。
1)スマートフォン用アプリについて
スマホのリモコンアプリはその6で紹介しましたMovicMaker Controller Arduino Bluetooth RCを使います。
アプリはGoogle Playにてダウンロードして下さい。また、使い方はその6を参照して下さい。
2)M5 Stack ATOMを使う準備
①Arduino IDEのインストール
ここでは、Arduino環境でソースファイル(スケッチ)を作成します。このため、PCにArduino IDEの準備が出来ている
事を前提とします。
M5 Stack ATOMにはESP32 Picoが使われているのでESP32 libraryを前もってインストールする必要があります。
ここをクリックするとGitHub Arduino ESP32 Libraryを開きます。
②Arduino IDEにM5 Atom Libraryをインストールします。
次の画像のようにArduino IDEのスケッチ⇒ライブラリをインストール⇒ライブラリを管理の順番にクリックすると
下画像のライブラリマネージャが開きます。

③下画像のようにM5Atomと入力してインストールを行います。

④ここでは、ATOM Lite内蔵のRGB LEDを使用します。
そのために、必要なFastLED Libraryを下画像の手順で予めインストールしておきます。

⑤ボードはESP32 Pico Kitを選択します。
また、ATOM Liteは、Upload Speedを115200に下げないと書き込みエラーが出てしまいます。
ソースファイル(スケッチ)の書き込み前に必ず設定を変更しておきます。
余談ですがUpload Speedを115200下げれば、ボードをESP32 Dev Moduleを選んでも書き込みが出来ています。

3)ソースファイル(Arduino sketch)の説明
先ずは次のソースファイルをご覧下さい。
内容は、その6の2)コントローラーにスマートフォン使った方法の②Bluetoothアプリに対応したTJ9 ESP32用を
M5 ATOM Liteに変更した関係でGPIO番号が異なるのこと、モータ制御をPWMに変更したことが主な違いです。
クリックしてソースファイルを開く TJ9_ATOM_BT_PWM.html
先ずは使用するlibraryをincludeします。
#include "M5Atom.h"//M5Atom Libraryを使います。
#include "BluetoothSerial.h"//BluetoothSerial Libraryを使います。
BluetoothSerial TJ9_ATOM_BT; //BluetoothSerialに名前を付けます。
今回は、駆動モータをPWM制御します。
駆動モータは性能にバラツキがあり、左右に回転差が出て直進せずに左右何方かへカーブすることが有ります。
モータドライバーをON/OFFのデジタル信号で制御する場合は左右の回転差を補えませんが、PWM制御を使うと
回転差の補正が出来ます。
M5 Stack ATOMはESO32-Picoを使っている関係上、Arduinoと同じアナログ入力を使ってのPWMが使えません。
そこで代わりにESP32のLEDC()関数を使いPWM制御を行います。
LECD関数()
①ledcSetup(0, 500, 8)は、( チャネル番号、周波数(Hz)、dutyビット長)PWMの仕様を定義しています。
②ledcAttachPin(M_IN1, 0)は、(ピン番号又はその変数、 チャネル番号)を定義しています。
③ledcWrite(0,255)は、(チャネル番号, duty-は8bitなので0~255の値)
旋回方法の選択を追加
スマートフォン・アプリMOVICのA/Bボタンを利用して旋回方法を切り替える機能をs追加しました。
Aボタン=起動時に初期設定:左右のモータを逆方向に回転させてその場で方向を変えます。(超信地旋回)
Bボタン=前進/後進しながら旋回方向側モータの回転を下げて円弧を描いて旋回します。(円弧旋回)
ATOM LiteのRGB LED表示器を状態表示に使用
ATOM Liteの押しボタン中央にRGB LEDが付いています。折角の標準装備なので、進行方向の状態をカラーで
表示させました。
注意:このRGB LEDを使うには、2)M5 Stack ATOMを使う準備の④で説明しましたFastLED Libraryがインストール
されていないとエラーが出ます。
前進:白色、後進:赤色、左旋回:青色、右旋回:マゼンタ、停止:緑色に夫々設定してます。
補足ですが、TJ9には先に点滅式の方向指示器を付けてあるので同様の表示器が二重となりました。
点滅式の方向指示器を省略すれば、4個のGPIOが他の用途(自動歩行用センサー等)に回せます。
皆様の参考になれば幸いです。
スマホのリモコンアプリとM5 Stack ATOM Liteを使ってTJ9をPWM制御します。
1)スマートフォン用アプリについて
スマホのリモコンアプリはその6で紹介しましたMovicMaker Controller Arduino Bluetooth RCを使います。
アプリはGoogle Playにてダウンロードして下さい。また、使い方はその6を参照して下さい。
2)M5 Stack ATOMを使う準備
①Arduino IDEのインストール
ここでは、Arduino環境でソースファイル(スケッチ)を作成します。このため、PCにArduino IDEの準備が出来ている
事を前提とします。
M5 Stack ATOMにはESP32 Picoが使われているのでESP32 libraryを前もってインストールする必要があります。
ここをクリックするとGitHub Arduino ESP32 Libraryを開きます。
②Arduino IDEにM5 Atom Libraryをインストールします。
次の画像のようにArduino IDEのスケッチ⇒ライブラリをインストール⇒ライブラリを管理の順番にクリックすると
下画像のライブラリマネージャが開きます。

③下画像のようにM5Atomと入力してインストールを行います。

④ここでは、ATOM Lite内蔵のRGB LEDを使用します。
そのために、必要なFastLED Libraryを下画像の手順で予めインストールしておきます。

⑤ボードはESP32 Pico Kitを選択します。
また、ATOM Liteは、Upload Speedを115200に下げないと書き込みエラーが出てしまいます。
ソースファイル(スケッチ)の書き込み前に必ず設定を変更しておきます。
余談ですがUpload Speedを115200下げれば、ボードをESP32 Dev Moduleを選んでも書き込みが出来ています。

3)ソースファイル(Arduino sketch)の説明
先ずは次のソースファイルをご覧下さい。
内容は、その6の2)コントローラーにスマートフォン使った方法の②Bluetoothアプリに対応したTJ9 ESP32用を
M5 ATOM Liteに変更した関係でGPIO番号が異なるのこと、モータ制御をPWMに変更したことが主な違いです。
クリックしてソースファイルを開く TJ9_ATOM_BT_PWM.html
先ずは使用するlibraryをincludeします。
#include "M5Atom.h"//M5Atom Libraryを使います。
#include "BluetoothSerial.h"//BluetoothSerial Libraryを使います。
BluetoothSerial TJ9_ATOM_BT; //BluetoothSerialに名前を付けます。
今回は、駆動モータをPWM制御します。
駆動モータは性能にバラツキがあり、左右に回転差が出て直進せずに左右何方かへカーブすることが有ります。
モータドライバーをON/OFFのデジタル信号で制御する場合は左右の回転差を補えませんが、PWM制御を使うと
回転差の補正が出来ます。
M5 Stack ATOMはESO32-Picoを使っている関係上、Arduinoと同じアナログ入力を使ってのPWMが使えません。
そこで代わりにESP32のLEDC()関数を使いPWM制御を行います。
LECD関数()
①ledcSetup(0, 500, 8)は、( チャネル番号、周波数(Hz)、dutyビット長)PWMの仕様を定義しています。
②ledcAttachPin(M_IN1, 0)は、(ピン番号又はその変数、 チャネル番号)を定義しています。
③ledcWrite(0,255)は、(チャネル番号, duty-は8bitなので0~255の値)
旋回方法の選択を追加
スマートフォン・アプリMOVICのA/Bボタンを利用して旋回方法を切り替える機能をs追加しました。
Aボタン=起動時に初期設定:左右のモータを逆方向に回転させてその場で方向を変えます。(超信地旋回)
Bボタン=前進/後進しながら旋回方向側モータの回転を下げて円弧を描いて旋回します。(円弧旋回)
ATOM LiteのRGB LED表示器を状態表示に使用
ATOM Liteの押しボタン中央にRGB LEDが付いています。折角の標準装備なので、進行方向の状態をカラーで
表示させました。
注意:このRGB LEDを使うには、2)M5 Stack ATOMを使う準備の④で説明しましたFastLED Libraryがインストール
されていないとエラーが出ます。
前進:白色、後進:赤色、左旋回:青色、右旋回:マゼンタ、停止:緑色に夫々設定してます。
補足ですが、TJ9には先に点滅式の方向指示器を付けてあるので同様の表示器が二重となりました。
点滅式の方向指示器を省略すれば、4個のGPIOが他の用途(自動歩行用センサー等)に回せます。
皆様の参考になれば幸いです。
Theo Jansen Mechanism series No.9 その7
2020年6月6日
制御部にコンパクトなM5 Stack ATOM Liteを使った方法
M5 Stack ATOM LiteはM5シリーズの中でも24×24㎜の正方形で一番コンパクトなモデルで価格も手ごろです。
TJ9の製作に当たり、当初からATOM Liteを使う予定でしたが、コロナ禍の国際物流の混乱によって入荷が遅れ
5月末にやっと届いたのでESP32からATOM Liteに置き換えました。ATOM LiteにはESP32-PICOが使われて
いるのでソースファイル等には大きな変更無く使えます。
M5 Stack ATOM Liteの概要

TJ9 Control Board
左側がESP32を搭載したモデル、右側がM5stack ATOM Liteを搭載したモデルです。

制御部回路の説明
単体のESP32と違いUSBシリアルなど最小限必要な機能がオールインワンされているのでモータドライバー基板を
接続すれば出来上がりと言った具合です。但し、電源入力が5VのみなのでUSBケーブルを接続時以外は外部から
5Vを供給する必要があります。私は安価な昇圧タイプDC/DCコンバータを使い3.7Vから5Vを得ています。
注意:IO26とIO32はピンソケットではなく、PH2.0-4Pソケットなので別途入手が必要でした。

TJ9にコントロール基板をセットした様子
ATOM Liteを使うとESP32単体の場合に比べて周辺がスッキリと仕上がりました。
ユニバーサル基板にATOM Liteの取り付けは、ユニバーサル基板に4ピンと5ピンのピンヘッダーを取り付けて
上から差し込むだけです。ユニバーサル基板ランド側でモータードライバー基板と配線しています。
尚、DC/DCコンバータは基板取り付け台の裏側に取り付けています。

M5 Stack ATOM Liteに置き換えて出来上がった"TJ9_ATOM"です。
ATOM Liteには押しボタン部にRGBカラーLEDが付いています。折角付いてるのだからと方向指示に連動して
LEDの色が変わるようにしました。前進:白色、後進:赤色、左旋回:青色、右旋回:マゼンタ、停止:緑色としました。
USBソケットはマイクロCタイプです。A型のアクリル板を加工した白いアームはTJ9の持ち上げ用の取っ手です。

動画をご覧ください。
次回はスマホのリモコンアプリとPWMを使ったソースファイルを紹介します。
皆様の参考になれば幸いです。
制御部にコンパクトなM5 Stack ATOM Liteを使った方法
M5 Stack ATOM LiteはM5シリーズの中でも24×24㎜の正方形で一番コンパクトなモデルで価格も手ごろです。
TJ9の製作に当たり、当初からATOM Liteを使う予定でしたが、コロナ禍の国際物流の混乱によって入荷が遅れ
5月末にやっと届いたのでESP32からATOM Liteに置き換えました。ATOM LiteにはESP32-PICOが使われて
いるのでソースファイル等には大きな変更無く使えます。
M5 Stack ATOM Liteの概要

TJ9 Control Board
左側がESP32を搭載したモデル、右側がM5stack ATOM Liteを搭載したモデルです。

制御部回路の説明
単体のESP32と違いUSBシリアルなど最小限必要な機能がオールインワンされているのでモータドライバー基板を
接続すれば出来上がりと言った具合です。但し、電源入力が5VのみなのでUSBケーブルを接続時以外は外部から
5Vを供給する必要があります。私は安価な昇圧タイプDC/DCコンバータを使い3.7Vから5Vを得ています。
注意:IO26とIO32はピンソケットではなく、PH2.0-4Pソケットなので別途入手が必要でした。

TJ9にコントロール基板をセットした様子
ATOM Liteを使うとESP32単体の場合に比べて周辺がスッキリと仕上がりました。
ユニバーサル基板にATOM Liteの取り付けは、ユニバーサル基板に4ピンと5ピンのピンヘッダーを取り付けて
上から差し込むだけです。ユニバーサル基板ランド側でモータードライバー基板と配線しています。
尚、DC/DCコンバータは基板取り付け台の裏側に取り付けています。

M5 Stack ATOM Liteに置き換えて出来上がった"TJ9_ATOM"です。
ATOM Liteには押しボタン部にRGBカラーLEDが付いています。折角付いてるのだからと方向指示に連動して
LEDの色が変わるようにしました。前進:白色、後進:赤色、左旋回:青色、右旋回:マゼンタ、停止:緑色としました。
USBソケットはマイクロCタイプです。A型のアクリル板を加工した白いアームはTJ9の持ち上げ用の取っ手です。

動画をご覧ください。
次回はスマホのリモコンアプリとPWMを使ったソースファイルを紹介します。
皆様の参考になれば幸いです。
Theo Jansen Mechanism series No.9 その6
20220年6月2日
TJ9本体とコントローラーのソースコードを記します。
今回はESP32のBLE(Bluetooth Low Energy)をリモコンの媒体としてTJ9本体と専用コントローラーに使います。
また、Bluetooth Classicを使いスマートフォンの無料アプリからTJ9を操作する2種類の方法を用意しました。
各ソースファイルはArduino IDEにコピーしてお使い下さい。
1)BLEを使った方法
①TJ9側ソースファイル
今回製作のトは、Bluetoothを使ってTJ9を操作する基本をお伝えする事にあり、TJ9を前後と左右の旋回のみ
操作に限定していますが、各種センサーを用いて自動歩行などの機能を追加発展させることが可能です。
ソースファイルを開きます。:TJ9_CrossKey_RX.html
Arduino IDEにESP32libraryをインストールすると自動的に添付されるスケッチ例のnotifyを応用したものです。
補足説明:
#define SERVICE_UUID "********-****-****-*****-************"
#define CHARACTERISTIC_UUID "********-****-****-*****-************"
#define DEVICE_NAME "esp32_BLE"
ここで大事なのは、https://www.uuidgenerator.net/version4からUUIDコードを2組ダウンロードしてソースファイルの
SERVICE_UUID とCHARACTERISTIC_UUID"********-****-****-*****-************"に置き換えて下さい。
また、UUIDとDEVIC_NAMEはコントローラー側と同じ必要が有ります。
ここでは、モータドライバーの回転方向の切り替えと進行方向を示すLEDの表示切替程度ですが、LEDの点滅には
unsigned long previousMillis = 0; unsigned long interval = 200;を使って200mS毎のON/OFFを行っています。
その他特に難しい事は行っていません。
②コントローラー側ソースファイル
今回も幼児にも扱い易いクロスキーの専用コントローラーを作ってみました。
専用コントローラーを作るのが面倒な方は次項のスマートフォンを使った方法を選んで下さい。
ソースファイルを開きます。:TJ9_CrossKey_TXa.html
2)コントローラーにスマートフォン使った方法
①アプリの選択と設定
BLE用リモコンアプリがBluetooth Classicに比べて極端に少なく、使い易いアプリが見つかりませんでした。
そこで仕方なく、沢山あるBluetooth用リモコンアプリの中から次のアプリを選びました。
私が選んだMovicMaker Controller Arduino Bluetooth RCはAndroid用のスペイン語アプリですが、とても使い易くて
TJ9を操作するのにピッタリです。Google Playにて無料ダウンロード出来ます。
残念ですが、iPhoneを持ってないのでiPhone用アプリが存在するのか不明です。

インストールが完了したら画面左上の3本線をタップすると下画像のConfig画面に切替わります。

画像と同じようにF,B,L,R,Sの順番になっていればOKです。違っていれば修正します。修正後は画面を一番下に
下げてGuarderにて保存します。AとB及びヘッドライチやホーンなどの操作も可能ですが、今回は使用しません。

Bluetoothのペアリングは画面右上のBluetoothマークをタップすれば、スキャン機能によって近くのBluetooth電波を
キャッチしてリストアップします。そのリストからTJ9_ESP32_BTを選択します。
起動後、PRESIONE ESTA ZONEをタッチ及びスワイプすれば、前後と左右旋回が行えます。タッチを離せば停止します。
②Bluetoothアプリに対応したTJ9用ソースファイル
BLEをBluetooth Classicに変更しただけで基本的な動作が同じです。
ソースファイルを開きます。:TJ9_BT_ESP32_RX.html
次回は、超コンパクトなM5 Stack ATOM Liteを使った方法を紹介します。
24X24㎜、厚さ10㎜の超小型 ATOM Lite に置き換えました。

皆様の参考になれば幸いです。
TJ9本体とコントローラーのソースコードを記します。
今回はESP32のBLE(Bluetooth Low Energy)をリモコンの媒体としてTJ9本体と専用コントローラーに使います。
また、Bluetooth Classicを使いスマートフォンの無料アプリからTJ9を操作する2種類の方法を用意しました。
各ソースファイルはArduino IDEにコピーしてお使い下さい。
1)BLEを使った方法
①TJ9側ソースファイル
今回製作のトは、Bluetoothを使ってTJ9を操作する基本をお伝えする事にあり、TJ9を前後と左右の旋回のみ
操作に限定していますが、各種センサーを用いて自動歩行などの機能を追加発展させることが可能です。
ソースファイルを開きます。:TJ9_CrossKey_RX.html
Arduino IDEにESP32libraryをインストールすると自動的に添付されるスケッチ例のnotifyを応用したものです。
補足説明:
#define SERVICE_UUID "********-****-****-*****-************"
#define CHARACTERISTIC_UUID "********-****-****-*****-************"
#define DEVICE_NAME "esp32_BLE"
ここで大事なのは、https://www.uuidgenerator.net/version4からUUIDコードを2組ダウンロードしてソースファイルの
SERVICE_UUID とCHARACTERISTIC_UUID"********-****-****-*****-************"に置き換えて下さい。
また、UUIDとDEVIC_NAMEはコントローラー側と同じ必要が有ります。
ここでは、モータドライバーの回転方向の切り替えと進行方向を示すLEDの表示切替程度ですが、LEDの点滅には
unsigned long previousMillis = 0; unsigned long interval = 200;を使って200mS毎のON/OFFを行っています。
その他特に難しい事は行っていません。
②コントローラー側ソースファイル
今回も幼児にも扱い易いクロスキーの専用コントローラーを作ってみました。
専用コントローラーを作るのが面倒な方は次項のスマートフォンを使った方法を選んで下さい。
ソースファイルを開きます。:TJ9_CrossKey_TXa.html
2)コントローラーにスマートフォン使った方法
①アプリの選択と設定
BLE用リモコンアプリがBluetooth Classicに比べて極端に少なく、使い易いアプリが見つかりませんでした。
そこで仕方なく、沢山あるBluetooth用リモコンアプリの中から次のアプリを選びました。
私が選んだMovicMaker Controller Arduino Bluetooth RCはAndroid用のスペイン語アプリですが、とても使い易くて
TJ9を操作するのにピッタリです。Google Playにて無料ダウンロード出来ます。
残念ですが、iPhoneを持ってないのでiPhone用アプリが存在するのか不明です。

インストールが完了したら画面左上の3本線をタップすると下画像のConfig画面に切替わります。

画像と同じようにF,B,L,R,Sの順番になっていればOKです。違っていれば修正します。修正後は画面を一番下に
下げてGuarderにて保存します。AとB及びヘッドライチやホーンなどの操作も可能ですが、今回は使用しません。

Bluetoothのペアリングは画面右上のBluetoothマークをタップすれば、スキャン機能によって近くのBluetooth電波を
キャッチしてリストアップします。そのリストからTJ9_ESP32_BTを選択します。
起動後、PRESIONE ESTA ZONEをタッチ及びスワイプすれば、前後と左右旋回が行えます。タッチを離せば停止します。
②Bluetoothアプリに対応したTJ9用ソースファイル
BLEをBluetooth Classicに変更しただけで基本的な動作が同じです。
ソースファイルを開きます。:TJ9_BT_ESP32_RX.html
次回は、超コンパクトなM5 Stack ATOM Liteを使った方法を紹介します。
24X24㎜、厚さ10㎜の超小型 ATOM Lite に置き換えました。

皆様の参考になれば幸いです。
Theo Jansen Mechanism series No.9 その5
2020年5月30日
Theo Jansen Mechanismに興味のある方に簡単に作って貰えるよう、今回は自動走行モードなどを載せず、
Bluetoothリモコンで操作するだけの基本部分としました。珍しい回路を付けてませんが、I/O端子に余裕が
あるので前後左右への移動に合わせ、点滅する方向指示LEDランプを設けました。
制御部の回路図
当初の予定ではマイコンにM5stack ATOM Liteを使う予定でしたが、コロナ禍で国際貨物の混乱のために
届きませんでした。仕方なく手持ちのESP32チップを使い組み上げました。
動力の超小型サーボモータSG3.7GのPWM基板とぽテンションメータを取り除き、単なるギアモータとして
使っています。このためにL298P互換チップが載った小さいモータドライバー基板を取り寄せて使いました。
電源には3.7Vのリチウムイオン電池を使い、ESP32の3.3V電源にはシリコンダイオードの順方向の電圧降下
を応用して3.3Vを供給しています。また、スペースが有るので電池を2個並列にしました。

下の右側が今回使用したSG3.7Gです。左側の工作によく使われるSG90Gタイプに比べて一回り以上小型です。
サーボモータはPWM回路の可変抵抗を静止ポイントに固定すれば連続回転として使えますが、周囲の温度変化
によって静止ポイントが移動する欠点があります。このために元のPWM回路を使わずにモータドライバーを使用
しています。 中央の小さな基板がL298P互換の2回路モータドライバーでPWMにも使えます。

BLE(Bluetooth Low Energy専用リモコン
リモコンにはスマホも使えますが、幼児でも操作が出来る専用リモコンを作りました。スマホを使う方法を次回に記します。
専用リモコンの回路図

タクトスイッチを使ったクロスキーボード
下がユニバーサル基板にタクトスイッチとシーソー式の十字板を組み合わせた物です。右側のシーソーボタンは
今回使いませんが何時でも使えるように組み込みました。シーソー板は大きく見えますが長辺が24㎜です。

リモコンの内部
ケースは5㎜厚のアクリル板をCNC加工して作りました。ケースの中身は3.7Vリチウムイオン電池とESP32だけですが、
プログラムの書き換え用ソケットを設けています。

次回は、本体とリモコンのソフト及びスマホを使ったリモコンを紹介します。
皆様の参考になれば幸いです。
Theo Jansen Mechanismに興味のある方に簡単に作って貰えるよう、今回は自動走行モードなどを載せず、
Bluetoothリモコンで操作するだけの基本部分としました。珍しい回路を付けてませんが、I/O端子に余裕が
あるので前後左右への移動に合わせ、点滅する方向指示LEDランプを設けました。
制御部の回路図
当初の予定ではマイコンにM5stack ATOM Liteを使う予定でしたが、コロナ禍で国際貨物の混乱のために
届きませんでした。仕方なく手持ちのESP32チップを使い組み上げました。
動力の超小型サーボモータSG3.7GのPWM基板とぽテンションメータを取り除き、単なるギアモータとして
使っています。このためにL298P互換チップが載った小さいモータドライバー基板を取り寄せて使いました。
電源には3.7Vのリチウムイオン電池を使い、ESP32の3.3V電源にはシリコンダイオードの順方向の電圧降下
を応用して3.3Vを供給しています。また、スペースが有るので電池を2個並列にしました。

下の右側が今回使用したSG3.7Gです。左側の工作によく使われるSG90Gタイプに比べて一回り以上小型です。
サーボモータはPWM回路の可変抵抗を静止ポイントに固定すれば連続回転として使えますが、周囲の温度変化
によって静止ポイントが移動する欠点があります。このために元のPWM回路を使わずにモータドライバーを使用
しています。 中央の小さな基板がL298P互換の2回路モータドライバーでPWMにも使えます。

BLE(Bluetooth Low Energy専用リモコン
リモコンにはスマホも使えますが、幼児でも操作が出来る専用リモコンを作りました。スマホを使う方法を次回に記します。
専用リモコンの回路図

タクトスイッチを使ったクロスキーボード
下がユニバーサル基板にタクトスイッチとシーソー式の十字板を組み合わせた物です。右側のシーソーボタンは
今回使いませんが何時でも使えるように組み込みました。シーソー板は大きく見えますが長辺が24㎜です。

リモコンの内部
ケースは5㎜厚のアクリル板をCNC加工して作りました。ケースの中身は3.7Vリチウムイオン電池とESP32だけですが、
プログラムの書き換え用ソケットを設けています。

次回は、本体とリモコンのソフト及びスマホを使ったリモコンを紹介します。
皆様の参考になれば幸いです。
Theo Jansen Mechanism series No.9 その4
2020年5月29日
動画が先に編集出来ましたのでご覧ください。
次回は回路図、ESP32のソフトウェア、BLEを使ったリモコンについて紹介します。
皆様の参考になれば幸いです。
動画が先に編集出来ましたのでご覧ください。
次回は回路図、ESP32のソフトウェア、BLEを使ったリモコンについて紹介します。
皆様の参考になれば幸いです。
Theo Jansen Mechanism series No.9 その3
2020年5月23日
今回の作品はスマホを使ったBLE簡単リモコンにしました。
先に完成してたTJM_No.9に搭載する予定のM5Stack ATOM Liteがコロナ禍の物流混乱で入荷しませんでした。
仕方なく、手持ちのESP32とやっと届いたL298p搭載のモータードライバーを使って組み上げました。
部品が載る中央架台は50X90㎜の大きさです。

マイコンにESP32Dを使いスマホからBLE(Bluetooth Low Energy)信号でコントロールします。
電源は3.7V750mAhのリチウムイオン電池を2個並列に接続。今回使用のサーボモータはPWM制御回路を取り除き、
単に連続回転のギアーモータとして使うためにモータードライバーが必要で、21X24㎜の超小型基板にL298pを搭載した
モータードライバーを初めて使いましたが、小さなモーターを動かすのにGooDです。1枚送料込みの70円ほどで購入。

次回は回路図、ESP32のソフトウェア、BLEを使ったリモコンについて紹介します。
皆様の参考になれば幸いです。
今回の作品はスマホを使ったBLE簡単リモコンにしました。
先に完成してたTJM_No.9に搭載する予定のM5Stack ATOM Liteがコロナ禍の物流混乱で入荷しませんでした。
仕方なく、手持ちのESP32とやっと届いたL298p搭載のモータードライバーを使って組み上げました。
部品が載る中央架台は50X90㎜の大きさです。

マイコンにESP32Dを使いスマホからBLE(Bluetooth Low Energy)信号でコントロールします。
電源は3.7V750mAhのリチウムイオン電池を2個並列に接続。今回使用のサーボモータはPWM制御回路を取り除き、
単に連続回転のギアーモータとして使うためにモータードライバーが必要で、21X24㎜の超小型基板にL298pを搭載した
モータードライバーを初めて使いましたが、小さなモーターを動かすのにGooDです。1枚送料込みの70円ほどで購入。

次回は回路図、ESP32のソフトウェア、BLEを使ったリモコンについて紹介します。
皆様の参考になれば幸いです。
Theo Jansen Mechanism series No.9 その2
2020年5月3日
注文部品の到着が遅れていてコントロール回路が作れず、先にTJ9プラットホームの製作を先に掲載します。
正確な寸法に作るにはCNCフライス盤が必要となります。
このプラットフォームを作ります。
サイズ:高さ88㎜、前後最大170㎜、幅150㎜

プラットホームの主な使用部品
2㎜厚アクリル板 230×110㎜:1枚、220×100㎜:1枚、190×100㎜:1枚
3㎜厚アクリル板 60×30㎜:1枚
5㎜厚アクリル板 100×60㎜:1枚、100×50㎜:1枚
1.2㎜厚ポリプロピレン板(半透明バインダー表紙の再利用品を使用) 300×115㎜:1枚、75×40㎜:1枚
2㎜径真鍮丸棒(光モール・定尺1m)150㎜:2本、120㎜:1本、11㎜:8本
3㎜径真鍮丸棒(光モール・定尺1m)18㎜:8本
外径3㎜・内径2㎜アルミパイプ(光モール・定尺1m)80㎜:1本、46㎜:2本、11㎜:6本、5㎜:8本
M3薄型(厚さ0.4㎜)ステンレスワッシャー:8枚
M3ボルトL20㎜及びナット:各8個
M3イモネジL6㎜(ホーローセット):12個
ステンレス釘(直径約1.28㎜、長さ約12㎜):40本
駆動モーター:SG3.7Gマイクロサーボーモータ(秋月電子FS0307)
新規購入には秋月電子のFM90ギヤードモータ(¥250)をお勧めしますが、少し大きいので設計変更が必要です。
概略図
Theo Jansen氏が公表している基準サイズに0.6575342を掛けたサイズに縮小しました。
注意:何れの画像も実寸ではありません。実寸は各DXFファイルを参照して下さい。
切削用各DXFファイルをZIPファイルにまとめてダウンロードできます。

ギアーボックスとスペーサー
2㎜厚アクリル板を使用(DXFファイルTJ9_02_body1_2㎜を参照して下さい)
ギアーボックスを構成するモータ側と反対側の2枚のパネルの間隔が内側11㎜です。
図面には出てませんが、外径8㎜内径3.1㎜厚さ5㎜が1枚と厚さ3㎜が2枚を接着してスペーサーを作ります。
両側パネルの間に、この長さ11㎜スペーサーを入れて長さ20㎜のM3ボルト・ナットにて固定します。
また、ギアーとパネルが接触しないように薄型M3ステンレスワッシャーを入れてます。
モータ側パネルのモータ取付穴径1.6㎜に2㎜のタップを忘れずに切っておきます。

コントロール回路を載せる中央架台
2㎜厚アクリル板を使用(DXFファイルTJ9_02_body2_2mmを参照して下さい)
架台の両側パネルと上パネルは、ほぞ組してアクリル接着剤にて接着します。

脚部上下の三角パネル
1.2㎜厚PP(ポリプロピレン)板を使用(DXFファイルTJ9_02_Foot_2mmを参照して下さい)
注意:上側の三角パネルは、b辺とd辺の寸法が異なり、b辺の方が少し長いので組付け時に確認が必要です。

脚部連結ロット
2㎜厚アクリル板を使用(DXFファイルTJ9_02_Lot_2mmを参照して下さい)

クランク駆動用ギアーと固定用フランジ
5㎜厚アクリル板を使用(DXFファイルTJ9_02_gear_5mmを参照して下さい)
ギアーとフランジはセンターがずれないように3㎜シャフトを差し込み、アクリル接着剤で張り合わせます。
接着前にフランジ厚みの中央部からシャフト穴に向かって、2.5㎜の下穴を開けてM3タップを切ります。
シャフトとの固定にはM3イモネジを使います。

サーボモータ用センターギアー
3㎜厚アクリル板を使用(DXFファイルTJ9_02_gear_3㎜を参照して下さい)
ギアー中央部にサーボモータのホーンが入るよう深さ1㎜のポケット加工を行います。
ホーンは中央から一番内側のピン穴の部分で両端を切断し、ギアーに挿入後瞬間接着剤にて固定します。

クランク用アーム
5㎜厚アクリル板を使用(DXFファイルTJ9_02_Crankを参照して下さい)
クランク用アームにも2.5㎜の下穴を開けてM3タップを切り、M3イモネジでシャフトに固定します。
クランクの2㎜穴は貫通せずに1㎜残して長さ11㎜に切断した真鍮丸棒を瞬間接着剤で固着します。

ステンレス釘の抜け止め板 外径5.5㎜、内径1.2㎜
1.2㎜厚PP(ポリプロピレン)板を使用(DXFファイルTJ9_02_LockRingを参照して下さい)
抜け止めは脚部を組み立て後に釘の尖端に押し込み、その後尖端をグラインダーで切除します。

組み立て参考図(5月4日追加)
各部品の組み立て手順を簡単に図示しましたので参考にして下さい。
先にも述べましたが、上側の三角パネルのb辺とd辺の長さが異なるので注意して下さい。
図をクリックすると新しいページに拡大表示します。

組み立て参考画像1(5月5日追加)
クランクやギアーのイモネジの加工状態や組付け方を参考にして頂けます。

組み立て参考画像2(5月5日追加)
組み上がった脚部を参考にして頂けます。サイドパネルにTheo Jansen Mechanism seriesと彫刻しました。

次回はBLE(Bluetooth Low Energy)を使ったリモコンとM5Stack ATOM Liteを使った制御回路を紹介します。
皆様の参考になれば幸いです。
注文部品の到着が遅れていてコントロール回路が作れず、先にTJ9プラットホームの製作を先に掲載します。
正確な寸法に作るにはCNCフライス盤が必要となります。
このプラットフォームを作ります。
サイズ:高さ88㎜、前後最大170㎜、幅150㎜

プラットホームの主な使用部品
2㎜厚アクリル板 230×110㎜:1枚、220×100㎜:1枚、190×100㎜:1枚
3㎜厚アクリル板 60×30㎜:1枚
5㎜厚アクリル板 100×60㎜:1枚、100×50㎜:1枚
1.2㎜厚ポリプロピレン板(半透明バインダー表紙の再利用品を使用) 300×115㎜:1枚、75×40㎜:1枚
2㎜径真鍮丸棒(光モール・定尺1m)150㎜:2本、120㎜:1本、11㎜:8本
3㎜径真鍮丸棒(光モール・定尺1m)18㎜:8本
外径3㎜・内径2㎜アルミパイプ(光モール・定尺1m)80㎜:1本、46㎜:2本、11㎜:6本、5㎜:8本
M3薄型(厚さ0.4㎜)ステンレスワッシャー:8枚
M3ボルトL20㎜及びナット:各8個
M3イモネジL6㎜(ホーローセット):12個
ステンレス釘(直径約1.28㎜、長さ約12㎜):40本
駆動モーター:SG3.7Gマイクロサーボーモータ(秋月電子FS0307)
新規購入には秋月電子のFM90ギヤードモータ(¥250)をお勧めしますが、少し大きいので設計変更が必要です。
概略図
Theo Jansen氏が公表している基準サイズに0.6575342を掛けたサイズに縮小しました。
注意:何れの画像も実寸ではありません。実寸は各DXFファイルを参照して下さい。
切削用各DXFファイルをZIPファイルにまとめてダウンロードできます。

ギアーボックスとスペーサー
2㎜厚アクリル板を使用(DXFファイルTJ9_02_body1_2㎜を参照して下さい)
ギアーボックスを構成するモータ側と反対側の2枚のパネルの間隔が内側11㎜です。
図面には出てませんが、外径8㎜内径3.1㎜厚さ5㎜が1枚と厚さ3㎜が2枚を接着してスペーサーを作ります。
両側パネルの間に、この長さ11㎜スペーサーを入れて長さ20㎜のM3ボルト・ナットにて固定します。
また、ギアーとパネルが接触しないように薄型M3ステンレスワッシャーを入れてます。
モータ側パネルのモータ取付穴径1.6㎜に2㎜のタップを忘れずに切っておきます。

コントロール回路を載せる中央架台
2㎜厚アクリル板を使用(DXFファイルTJ9_02_body2_2mmを参照して下さい)
架台の両側パネルと上パネルは、ほぞ組してアクリル接着剤にて接着します。

脚部上下の三角パネル
1.2㎜厚PP(ポリプロピレン)板を使用(DXFファイルTJ9_02_Foot_2mmを参照して下さい)
注意:上側の三角パネルは、b辺とd辺の寸法が異なり、b辺の方が少し長いので組付け時に確認が必要です。

脚部連結ロット
2㎜厚アクリル板を使用(DXFファイルTJ9_02_Lot_2mmを参照して下さい)

クランク駆動用ギアーと固定用フランジ
5㎜厚アクリル板を使用(DXFファイルTJ9_02_gear_5mmを参照して下さい)
ギアーとフランジはセンターがずれないように3㎜シャフトを差し込み、アクリル接着剤で張り合わせます。
接着前にフランジ厚みの中央部からシャフト穴に向かって、2.5㎜の下穴を開けてM3タップを切ります。
シャフトとの固定にはM3イモネジを使います。

サーボモータ用センターギアー
3㎜厚アクリル板を使用(DXFファイルTJ9_02_gear_3㎜を参照して下さい)
ギアー中央部にサーボモータのホーンが入るよう深さ1㎜のポケット加工を行います。
ホーンは中央から一番内側のピン穴の部分で両端を切断し、ギアーに挿入後瞬間接着剤にて固定します。

クランク用アーム
5㎜厚アクリル板を使用(DXFファイルTJ9_02_Crankを参照して下さい)
クランク用アームにも2.5㎜の下穴を開けてM3タップを切り、M3イモネジでシャフトに固定します。
クランクの2㎜穴は貫通せずに1㎜残して長さ11㎜に切断した真鍮丸棒を瞬間接着剤で固着します。

ステンレス釘の抜け止め板 外径5.5㎜、内径1.2㎜
1.2㎜厚PP(ポリプロピレン)板を使用(DXFファイルTJ9_02_LockRingを参照して下さい)
抜け止めは脚部を組み立て後に釘の尖端に押し込み、その後尖端をグラインダーで切除します。

組み立て参考図(5月4日追加)
各部品の組み立て手順を簡単に図示しましたので参考にして下さい。
先にも述べましたが、上側の三角パネルのb辺とd辺の長さが異なるので注意して下さい。
図をクリックすると新しいページに拡大表示します。

組み立て参考画像1(5月5日追加)
クランクやギアーのイモネジの加工状態や組付け方を参考にして頂けます。

組み立て参考画像2(5月5日追加)
組み上がった脚部を参考にして頂けます。サイドパネルにTheo Jansen Mechanism seriesと彫刻しました。

次回はBLE(Bluetooth Low Energy)を使ったリモコンとM5Stack ATOM Liteを使った制御回路を紹介します。
皆様の参考になれば幸いです。
Theo Jansen Mechanism series No.9 その1
2020年4月27日
約4年振りにテオヤンセンメカニズムの第9作目を作り始めました。
約4年振りにテオヤンセンメカニズムの第9作目を作り始めました。
これまでにテオヤンセンメカニズを応用してサボニウス型風車・ソーラーパネル・DCギアモータ・サーボモータなどを
動力としたTJロボットをたくさん作り、これが第9作目となりました。
動力としたTJロボットをたくさん作り、これが第9作目となりました。
出来上がったTJ9プラットフォーム
今度の作品はこれまでで一番小さく、軽量に作る計画です。
素材は2ミリ厚アクリル板と1.2ミリ厚PP(ポリプロピレン)板(バインダーの表紙を再利用)を使い軽量化しました。
動力には先のTJ8と同様にRC用サーボモータをロータリー化して使いますが、今回は超小型のSG3.7Gを使いました。
上右側が2016年に作ったTJ8でSG90型サーボモータを使った作品です。(TJ8の詳細は過去記事をご覧ください)。
TJ9には脚駆動用クランクを前後別々に設け、脚の間隔を広げたので胴長のダックスフンド・スタイルです。
モータコントロールに使う部品の輸入配送が遅れ、完成まで時間が掛かりそうです。
皆様の参考になれば幸いです。
テオヤンセンメカニズムを応用した作品を紹介します。その9
以前に作ったWiFi BEESTをBulutooth LE(BLE)に改造しました。
2019年3月の作品
2019年3月の作品
Bluetoothの勉強を兼ねて以前に作ったWiFi BEESTのESP8266-WROOM02をESP32に置き換えてBLEが
使えるように改造しました。

Bluetoothが使えるESP32に置き換えたドライブ基板の回路図

Bluetoothが使えるESP32に置き換え、新しくなったドライブ基板

ESP32とタクトスイッチを使ったBLEリモコンの回路図

ESP32とWiiヌンチャクのユニットを使ったBLEリモコンの回路図

ケースに入れて出来上がったBLEリモコン

動画をご覧ください。
2019.04.07 by Paradise
テオヤンセンメカニズムを応用した作品を紹介します。その8
駆動にマイクロサーボモータを使ったWiFi Mini BEEST
2016年7月の作品
2016年7月の作品
駆動モータにマイクロサーボSG90をロータリー回転に改造して使い、MiniサイズのBeestを作りました。
本体は2㎜厚のアクリル板をCNC加工して作り、赤外線センサーを左右の前方と斜め前方に設けて
障害物を避けながら自律歩行します。

WROOM02モジュールを使った回路図
IRセンサーやサーボモーターを使いましたが、結構シンプルに纏まりました。電源は単4充電池4個です。

Wiiヌンチャクを使ったWiFiリモコン
任天堂のWiiヌンチャクの中にWiFiモジュールWROOM02とリチウムイオン電池を組み込んで専用リモコンを
作りました。

WiFiリモコンの回路図
WiiヌンチャクのジョイスティックモジュールとWiFiモジュールはI2C接続なので回路はシンプルです。

Wiiヌンチャクの中に電池とWiFiモジュールに組み込んだ様子
狭いケース内にWiFiモジュールと電池を組み込むのが大変ですが、コンパクトに纏まりました。

Wiiヌンチャクの本体を改造せずに使う方法
WiFiモジュールと電池を小さな箱に組み込み、Wiiヌンチャクのリード線と接続すればOKです。

完成したWiFi Mini BEEST(後方より)

動画をご覧ください。
2019.04.07 by Paradise
テオヤンセンメカニズムを応用した作品を紹介します。その7
ESP8266 WROOM-02を使ったWiFi BEEST
2016年5月の作品
2016年5月の作品
テオヤンセンメカニズムのリンクに曲線を用いて柔らかな感じを出してみました。
IoTの勉強を兼ねてWiFiでコントロールするBeestを作りました。WiFiモジュールにはESP8266を使いました。

回路図
モーターには模型工作用の安価なギアモータを使い、モータードライブにはTA7291Pを使いました。

シンプルなドライバー基板
ESP8266はマイコン内蔵なのでとてもシンプルに回路を組めます。ArduinoIDEを使ってsketchを書き込めるのが
便利です。

専用リモコンを作る
WiFiを使うとスマートフォンからもコントロール出来ますが、小さな子供でも使えるように専用リモコンを作りました。

専用リモコンの回路図
リモコン側にはタクトスイッチとカメラ用のリチウムイオン電池とESP8266WiFiモジュールを組み込みました。

木製ケースに入れて出来上がった専用リモコン

動画をご覧ください。
2019.04.07 by Paradise
テオヤンセンメカニズムを応用した作品を紹介します。その6
テオヤンセンメカニズムを応用した作品を紹介します。その5
Wooden Beestを超音波センサーを使った自律型に改造しました。
2014年11月の作品
サーボモータを使って超音波センサーを左右に振り、障害物を感知して避けながら歩くようにしました。
コントロール部の心臓部にATMEG-328Pマイコンを使い、自律歩行と手動操作のモード切り替えや手動操作を
赤外線リモコンを使って行うようにしました。

回路図

小さなユニバーサル基板に回路を組み込みました。

動画をご覧ください。
2019.04.06 by Paradise
テオヤンセンメカニズムを応用した作品を紹介します。その4
テオヤンセンメカニズムを応用した作品を紹介します。その3
テオヤンセンメカニズムを応用した作品を紹介します。その2
RC WOODEN BEEST
2014年9月の作品
テオ・ヤンセン氏の自然の力で動く思想から外れた邪道ですが、面白い動きが楽しめます。脚の動きはテオ・ヤンセン・メカニズムそのままですが、タミヤ模型のミニ・ギヤボックスを左右独立して
取り付けました。 構造の基本は先のWIND BEESTと同じです。

回路図
市販の小電力無線通信器を利用したリモコンをテストに使いましたが、国内の認証が無かったので破棄しました。これは当時の製作記録として記しましたが、その後は赤外線リモコンに改造し、更にWiFiリモコンへと変遷しました。

コントロール基板の様子
小さなユニバーサル基板に組み込んだコントロール基板
小さなユニバーサル基板に組み込んだコントロール基板

動画をご覧ください。
2019.04.05 by Paradise