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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手回し発電機で動く歩行ロボット
夏休みに遊びに来る４歳の孫におもちゃを作りました。
この作品を作る切っ掛けは、先日7月9日（土）に毎日放送テレビで放映された「三度の飯よりアレが好き」に
姫路市の上橋智恵さんが出演され、電子工作や3Dプリンターを使った作品が沢山紹介されました。
作品の冒頭に紹介されたのが、TTモータを使った発電機と二足歩行ロボットでした。
５～６年前に買ったTTモータが使わずに残っているのを思い出し、月末に孫がやって来るので手持ち部品を集め
早速、CNC加工の設計から始めて３日間で作り上げました。 ヒントを頂いた上橋さんに感謝いたします。
先ずは動画をご覧下さい
設計・組み立て図 何れの画像もクリックすると拡大します。
このロボットは、2組のTTモータの片方を発電機として使い、ロボット側のモータを回転させる仕組みです。
尚、使用したTTモータには減速比が1：48の標準品を使いました。
モータの取り付けにはM3ビス、その他の部品取り付けには2X8㎜のタップタイトを使いました。
可動部は、アクリル板に3.2㎜の穴を開け、外径3㎜のアルミチューブを3.2㎜の長さに切断してタップタイトにて
M2平ワッシャー介して固定しています。
発電機側は、厚さ10㎜のヒノキ板を加工したグリップにTTモータをネジ止めしただけですが、ロボット側と連結する
平行線が抜けないように、インシュレータで固定するための2㎜径穴を2つ開けています。
厚さ5㎜アクリル板の切削パーツ図
CNC加工用のDXFファイルを用意しましたが、DXFファイルをブログに添付出来ないのが残念です。
コの字型部品が左右の足です。
四角い部品がスライド部のスペーサーで、左右のネジ穴の大きさが異なります。
丸い3個の部品が発電機のハンドルボスとロボット側のクランクホイールで、同じサイズです。
何れも外径22㎜で、中心から15㎜の位置に1.7㎜径の貫通穴を対角に設けています。
発電機のハンドルのボス側は、モータ軸が入る穴を2.5㎜のポケット加工を行い、中心穴は2㎜でモータ軸に
タップタイトを使って固定して抜け止めをしています。
ハンドルの先端側には、2.5㎜下穴にM3タップを切り、直径10㎜の丸棒を長さ13㎜に切断し、中央に3㎜の穴を
貫通してツマミを作り、M3X20㎜のボールトナットで軽く動くように固定しています。
厚さ3㎜アクリル板の切削パーツ図
2本の長い部品がロボットの脚で長さが76㎜、幅が10㎜です。
上部に3.2㎜幅、長さ約20㎜のスライド穴を設けています。クランクへの取り付け穴は下から25㎜の位置です。
上側の部品は、スライド部のアームで幅が22㎜、高さが33㎜で、t5スペーサーを介してモータのネジ穴へ35㎜長の
M3皿ネジを使って固定しますが、アームの片方には皿穴加工が必要です。また、反対側のアームとスペーサーに
2.5㎜径下穴にM3タップを切っています。 注意：鍋頭ネジやナットは脚部運動の邪魔になるので使えません。
参考画像１ のっぺらぼうの顔に黒いビニールテープを貼り付けてパンダ風に手直ししました。
参考画像2
RGB LEDの配線図
発電機のハンドルを右回転すると前進し、左回転するとバックします。発電機とロボットのモータは互いの電極を
1m程の赤黒平行線で直結しています。
下の配線図のA/Bとモータの電極を配線しますが、前進時にくまさんの目が緑色に点灯し、後退時に赤色に
点灯するようにしています。
発電機の回転方向により、極性が反転するので電圧降下の少ないショットキーバリアダイオードを使い、
LEDの発光が暗くなるのを防いでます。
5㎜径RGB LEDは、5年ほど前に50個入りを格安で買った物で型番が不明ですが、カソードコモンです。
ここでは、電流制限用の抵抗を省略しています。各部品の配線はくまさんの目の裏側で行いました。
追記：発電ロボットを調べたら、タミヤ模型から同じような製品が販売されていました。
皆さまの参考になれば幸いです。
by Paradise
この作品を作る切っ掛けは、先日7月9日（土）に毎日放送テレビで放映された「三度の飯よりアレが好き」に
姫路市の上橋智恵さんが出演され、電子工作や3Dプリンターを使った作品が沢山紹介されました。
作品の冒頭に紹介されたのが、TTモータを使った発電機と二足歩行ロボットでした。
５～６年前に買ったTTモータが使わずに残っているのを思い出し、月末に孫がやって来るので手持ち部品を集め
早速、CNC加工の設計から始めて３日間で作り上げました。 ヒントを頂いた上橋さんに感謝いたします。
先ずは動画をご覧下さい
設計・組み立て図 何れの画像もクリックすると拡大します。
このロボットは、2組のTTモータの片方を発電機として使い、ロボット側のモータを回転させる仕組みです。
尚、使用したTTモータには減速比が1：48の標準品を使いました。
モータの取り付けにはM3ビス、その他の部品取り付けには2X8㎜のタップタイトを使いました。
可動部は、アクリル板に3.2㎜の穴を開け、外径3㎜のアルミチューブを3.2㎜の長さに切断してタップタイトにて
M2平ワッシャー介して固定しています。
発電機側は、厚さ10㎜のヒノキ板を加工したグリップにTTモータをネジ止めしただけですが、ロボット側と連結する
平行線が抜けないように、インシュレータで固定するための2㎜径穴を2つ開けています。
厚さ5㎜アクリル板の切削パーツ図
CNC加工用のDXFファイルを用意しましたが、DXFファイルをブログに添付出来ないのが残念です。
コの字型部品が左右の足です。
四角い部品がスライド部のスペーサーで、左右のネジ穴の大きさが異なります。
丸い3個の部品が発電機のハンドルボスとロボット側のクランクホイールで、同じサイズです。
何れも外径22㎜で、中心から15㎜の位置に1.7㎜径の貫通穴を対角に設けています。
発電機のハンドルのボス側は、モータ軸が入る穴を2.5㎜のポケット加工を行い、中心穴は2㎜でモータ軸に
タップタイトを使って固定して抜け止めをしています。
ハンドルの先端側には、2.5㎜下穴にM3タップを切り、直径10㎜の丸棒を長さ13㎜に切断し、中央に3㎜の穴を
貫通してツマミを作り、M3X20㎜のボールトナットで軽く動くように固定しています。
厚さ3㎜アクリル板の切削パーツ図
2本の長い部品がロボットの脚で長さが76㎜、幅が10㎜です。
上部に3.2㎜幅、長さ約20㎜のスライド穴を設けています。クランクへの取り付け穴は下から25㎜の位置です。
上側の部品は、スライド部のアームで幅が22㎜、高さが33㎜で、t5スペーサーを介してモータのネジ穴へ35㎜長の
M3皿ネジを使って固定しますが、アームの片方には皿穴加工が必要です。また、反対側のアームとスペーサーに
2.5㎜径下穴にM3タップを切っています。 注意：鍋頭ネジやナットは脚部運動の邪魔になるので使えません。
参考画像１ のっぺらぼうの顔に黒いビニールテープを貼り付けてパンダ風に手直ししました。
参考画像2
RGB LEDの配線図
発電機のハンドルを右回転すると前進し、左回転するとバックします。発電機とロボットのモータは互いの電極を
1m程の赤黒平行線で直結しています。
下の配線図のA/Bとモータの電極を配線しますが、前進時にくまさんの目が緑色に点灯し、後退時に赤色に
点灯するようにしています。
発電機の回転方向により、極性が反転するので電圧降下の少ないショットキーバリアダイオードを使い、
LEDの発光が暗くなるのを防いでます。
5㎜径RGB LEDは、5年ほど前に50個入りを格安で買った物で型番が不明ですが、カソードコモンです。
ここでは、電流制限用の抵抗を省略しています。各部品の配線はくまさんの目の裏側で行いました。
追記：発電ロボットを調べたら、タミヤ模型から同じような製品が販売されていました。
皆さまの参考になれば幸いです。
by Paradise
初めてのRC模型飛行機の続編
RC模型飛行機製作の要点
機体の素材について
超軽量なデプロンシートやEPPシートを入手することが、軽量な機体を作る秘訣のようです。
私が入手した製品は、「住化 発泡PPシート スミセラー」 厚さが3㎜のA3サイズですが、思ったよりも
発泡密度が高くて重い製品でした。
仕方なく主翼を軽量なプラダンに置き換え、胴体をトラス構造にして軽量化を図り、胴体の上下に3㎜径の
木の丸棒を接着補強して何とか飛ばせました。
主な機材
46㎜プロペラ付きコアレスモータ：モータの直径約7㎜、長さ約16㎜（amazon 1セット 990円）
マイコン：ESP-WROOM-３２Dモジュール（秋月電子通商1個 330円）
モータドライバーFET：NchMOSFET 30V 3.5A SSM3K329R （秋月電子通商 １０個入 110円）
タクトスイッチ、スライドスイッチ、ソケット類等：手持ち品使用
Lipoバッテリー：モータ用3.7V500mAX1、マイコン用150mAX1
モータ・コントロール回路図
マイコンESP32モジュールは、主翼下側胴体に金属キャップが入る穴を開けて嵌め込んでいます。
モータドライバー用FET（米粒大）を0.8㎜薄型ユニバーサル基板の切れ端に組み込みました。
マイコンの電源は、Lipoバッテリーの出力をシリコンダイオードの順方向電圧降下を応用して簡易的な
手法により約3.3Vを得ています。
完成後もUSBシリアル変換モジュールを接続すれば、プログラムの変更が出来るようにしています。
モーターのバランスについて
購入したコアレスモータは、精度が悪くて製品に大きなバラツキがありました。
双発の飛行機は、左右モータの出力が同じでなければ、左右どちらかへ旋回します。
左右モータに差がある場合は、出力の低い方に合わせて高い方のモータの出力をPWM制御にて下げます。
この作業は実際に、飛行機の重心点を紐で吊り下げ、左右にバランスが取れるポイントを探します。
しかし、差が余りに大き過ぎる場合は使えないので複数購入して出力が釣り合った製品を選ぶ必要があります。
RC用BLEコントローラ
送信機にWiiヌンチャクのジョイスティック部とESP32を組み合わせてBLE（Bluetooth Low Energy）通信を行う
コントローラです。以前に何度か紹介しましたが再掲載します。しかし、通信距離が短い短所があります。
尚、Wiiヌンチャクの中古品がメルカリに数百円程度で出品されていたのを利用しました。
ESP32 BLEコントローラの回路図
注意：Wiiヌンチャクには、純正品そっくりの中国製が多く出回っていて配線の色に違いがあります。
また、純正のWiiヌンチャクには白タイプと黒タイプがあり、これらはsendアドレスが異なります。
また、純正以外は製品の色に関係なく、sendアドレスが異なる場合があり外見では判別できません。
ESP32_BLE_Controller.html
上記リンクにてESP32 BLEコントローラのプログラムコードが参照出来ます。
白タイプヌンチャクを基にしたプログラムですが、53行目：void nunchuck_init () 内の55.56目の注釈に
黒タイプのアドレスを記したので参考にして下さい。
ジョイスティックの操作と飛行機の動き
Wiiヌンチャクのジョイスティックは、I2C通信を介してESP32へ.X/Y共に0～255の値を出力しますが、ハード的な
制約により実際には40～210付近を出力し、中間点も128付近で数％の個体差があり、各々実測に合わせて
プログラムを変更する必要があります。
Y方向（前後）の操作＝推進力を調節
マニュプレータから指を放した中間点がPWM出力の1/2出力となり、うっかり指が離れても出力が0に落ちること
が有りません。上昇させるにはフルパワーまで出力し、着陸や高度を下げる場合はゆっくりと0に戻します。
X方向（左右）の操作＝左右旋回を調節
マニュプレータを左側へ傾けると角度応じて左側のモーターが減速して左へ旋回、右に傾けると角度に応じて
右側のモータが減速して右へ旋回する仕組みです。 尚、左右（X軸）の中間点には±10程の不感帯を設け、
その範囲内では直進に影響を与えずにフラツキを防止しています。
ESP32_BLE_plane.html
上記リンクにてESP32 BLEコントローラを使った場合の飛行機側のプログラムコードが参照出来ます。
補足：wiiヌンチャクのX/Y出力には個体差が有あります。ソースコード110～113行目のprint文を有効にして
実測値を調べます。 ここに使ったコントローラでは、x_valの実測値が、min=22,max=207,center=123
y_valの実測値が、min=31,max=212,center＝131なのでこの値に合わせてプログラムしています。
その他、各項目には注釈を付けていますので参考にして下さい。
おわりに
80歳近い爺さんが、初めてのRC飛行機に挑戦して何とか飛ばせて感動しています。
一人で飛行機の操縦と撮影が同時に出来なく、動画をご覧頂けないのが残念です。
これからも、作ることの喜びを求めていろんな工作に挑戦したいと思います。
皆様の参考になれば幸いです。
by Paradise
機体の素材について
超軽量なデプロンシートやEPPシートを入手することが、軽量な機体を作る秘訣のようです。
私が入手した製品は、「住化 発泡PPシート スミセラー」 厚さが3㎜のA3サイズですが、思ったよりも
発泡密度が高くて重い製品でした。
仕方なく主翼を軽量なプラダンに置き換え、胴体をトラス構造にして軽量化を図り、胴体の上下に3㎜径の
木の丸棒を接着補強して何とか飛ばせました。
主な機材
46㎜プロペラ付きコアレスモータ：モータの直径約7㎜、長さ約16㎜（amazon 1セット 990円）
マイコン：ESP-WROOM-３２Dモジュール（秋月電子通商1個 330円）
モータドライバーFET：NchMOSFET 30V 3.5A SSM3K329R （秋月電子通商 １０個入 110円）
タクトスイッチ、スライドスイッチ、ソケット類等：手持ち品使用
Lipoバッテリー：モータ用3.7V500mAX1、マイコン用150mAX1
モータ・コントロール回路図
マイコンESP32モジュールは、主翼下側胴体に金属キャップが入る穴を開けて嵌め込んでいます。
モータドライバー用FET（米粒大）を0.8㎜薄型ユニバーサル基板の切れ端に組み込みました。
マイコンの電源は、Lipoバッテリーの出力をシリコンダイオードの順方向電圧降下を応用して簡易的な
手法により約3.3Vを得ています。
完成後もUSBシリアル変換モジュールを接続すれば、プログラムの変更が出来るようにしています。
モーターのバランスについて
購入したコアレスモータは、精度が悪くて製品に大きなバラツキがありました。
双発の飛行機は、左右モータの出力が同じでなければ、左右どちらかへ旋回します。
左右モータに差がある場合は、出力の低い方に合わせて高い方のモータの出力をPWM制御にて下げます。
この作業は実際に、飛行機の重心点を紐で吊り下げ、左右にバランスが取れるポイントを探します。
しかし、差が余りに大き過ぎる場合は使えないので複数購入して出力が釣り合った製品を選ぶ必要があります。
RC用BLEコントローラ
送信機にWiiヌンチャクのジョイスティック部とESP32を組み合わせてBLE（Bluetooth Low Energy）通信を行う
コントローラです。以前に何度か紹介しましたが再掲載します。しかし、通信距離が短い短所があります。
尚、Wiiヌンチャクの中古品がメルカリに数百円程度で出品されていたのを利用しました。
ESP32 BLEコントローラの回路図
注意：Wiiヌンチャクには、純正品そっくりの中国製が多く出回っていて配線の色に違いがあります。
また、純正のWiiヌンチャクには白タイプと黒タイプがあり、これらはsendアドレスが異なります。
また、純正以外は製品の色に関係なく、sendアドレスが異なる場合があり外見では判別できません。
ESP32_BLE_Controller.html
上記リンクにてESP32 BLEコントローラのプログラムコードが参照出来ます。
白タイプヌンチャクを基にしたプログラムですが、53行目：void nunchuck_init () 内の55.56目の注釈に
黒タイプのアドレスを記したので参考にして下さい。
ジョイスティックの操作と飛行機の動き
Wiiヌンチャクのジョイスティックは、I2C通信を介してESP32へ.X/Y共に0～255の値を出力しますが、ハード的な
制約により実際には40～210付近を出力し、中間点も128付近で数％の個体差があり、各々実測に合わせて
プログラムを変更する必要があります。
Y方向（前後）の操作＝推進力を調節
マニュプレータから指を放した中間点がPWM出力の1/2出力となり、うっかり指が離れても出力が0に落ちること
が有りません。上昇させるにはフルパワーまで出力し、着陸や高度を下げる場合はゆっくりと0に戻します。
X方向（左右）の操作＝左右旋回を調節
マニュプレータを左側へ傾けると角度応じて左側のモーターが減速して左へ旋回、右に傾けると角度に応じて
右側のモータが減速して右へ旋回する仕組みです。 尚、左右（X軸）の中間点には±10程の不感帯を設け、
その範囲内では直進に影響を与えずにフラツキを防止しています。
ESP32_BLE_plane.html
上記リンクにてESP32 BLEコントローラを使った場合の飛行機側のプログラムコードが参照出来ます。
補足：wiiヌンチャクのX/Y出力には個体差が有あります。ソースコード110～113行目のprint文を有効にして
実測値を調べます。 ここに使ったコントローラでは、x_valの実測値が、min=22,max=207,center=123
y_valの実測値が、min=31,max=212,center＝131なのでこの値に合わせてプログラムしています。
その他、各項目には注釈を付けていますので参考にして下さい。
おわりに
80歳近い爺さんが、初めてのRC飛行機に挑戦して何とか飛ばせて感動しています。
一人で飛行機の操縦と撮影が同時に出来なく、動画をご覧頂けないのが残念です。
これからも、作ることの喜びを求めていろんな工作に挑戦したいと思います。
皆様の参考になれば幸いです。
by Paradise
