リモコンロボットの作り方

多くの人はロボットを自律的に動作できる機械だと考えています。しかし、「ロボット」の定義を少し緩めれば、遠隔操作できるものもロボットとみなすことができます。遠隔操作ロボットを作るのは難しいと思うかもしれませんが、実はやり方がわかればとても簡単なことなのです。経験のない高校生や中学生でもこの仕事はできます。この記事では、遠隔操作ロボットの作り方を説明します。

ステップ

1何を作成するかを把握します。あなたに代わってあらゆる雑用をこなしてくれる、等身大の二足歩行のヒューマノイドロボットを作ることはできません。複数のグリッパーを備え、手を伸ばして 100 ポンドを持ち上げることができるロボットも、現在の能力を超えています。ワイヤレス制御コマンドに従って前進、後退、左、右に移動できるシンプルなロボットから始める必要があります。ただし、一度基礎を築いてこのようなシンプルなロボットを構築すれば、通常はそれに何かを追加したり、既存の構造や機能を変更したりすることができます。たとえば、フロントマウントローダーのようにブームとバケットを取り付けます。従うべき原則が 1 つあります。それは、ロボットは完成品ではないということです。変革と改善の余地は常に存在します。
2ロボットを詳細に計画します。独自のロボットを作成したり、部品を注文したりする前に、ロボットを設計する必要があります。最初のロボットには、平らなプラスチック片に 2 つのサーボモーターを搭載しただけのシンプルな設計を採用してください。この設計は非常にシンプルで、完成後に他の部品を取り付けるための余分なスペースが残るのが普通です。約15cm×20cmの大きさのロボットを設計して作ってください。非常に簡単なので、定規を使って紙にスケッチできるはずです。ロボットは小さいので、実際のサイズで紙に描くことができます。より大きく複雑なロボットを作るときは、CAD や Google Sketchup のような同様のプログラムを使用して描画する方法を学ぶ必要があります。
{"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/e\/e5\/Build-a-Remote-Controlled-Robot-Step-3-Version-2.jpg\/v4-460px-Build-a-Remote-Controlled-Robot-Step-3-Version-2.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/e\/e5\/Build-a-Remote-Controlled-Robot-Step-3-Version-2.jpg\/v4-728px-Build-a-Remote-Controlled-Robot-Step-3-Version-2.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":" class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 3コンポーネントを選択します。今は部品を購入する時期ではありません。まず部品を選び、どこで購入するかを知っておく必要があります。配送コストを節約できる場合もあるため、購入先の数をできるだけ制限するようにしてください。ベース材料、2 つの「サーボ」モーター、バッテリー、送信機、受信機が必要になります。
- サーボモーターの選択: ロボットを動かすには、モーターを使用する必要があります。 2 つのモーターがそれぞれ 1 つの車輪を駆動します。これにより、最もシンプルなステアリング方法である差動駆動を使用できるようになります。つまり、両方のモーターが同時に前進するとロボットは前進し、同時に後進するとロボットは後進し、一方のモーターが回転し、もう一方のモーターが静止しているとロボットは回転します。サーボモーターは、ギアが付いており、180 度しか回転できず、動作中にデータを送信できるという点で、基本的な DC モーターとは異なります。今回は、よりシンプルで高価な「スピードコントローラー」や別のギアボックスを購入する必要がないため、サーボモーターを使用します。リモートコントロールロボットの作り方がわかったので、2 台目のロボットを作ったり、最初のロボットを改造したりするときに、サーボモーターの代わりに DC モーターを使用できます。サーボモーターを購入する際に注目すべき基本的な点は、速度、トルク、サイズまたは重量、そして 360 度回転するように変更できるかどうかの 4 つです。サーボモーターは 180 度しか回転できないため、ロボットはわずかに前進することしかできません。モーターを360度回転するように改造できる場合は、常時回転するように改造することもできます。購入するモーターが再構築可能であることを確認してください。このプロジェクトでは、十分なスペースがある可能性が高いため、サイズや重量は重要ではありません。中サイズのモーターを選択するようにしてください。トルクはモーターの力を表します。通常、モーターにはトルクを高めるためにギアが取り付けられます。ギアがなくトルクが低ければ、モーターのパワーが足りずロボットを前進させることができない可能性が高くなります。高トルクモーターを選択する必要がありますが、一般的に、トルクが高くなるほど速度は遅くなります。最初のロボットでは、速度とトルクのバランスをとるようにしてください。ロボットを組み立てたら、いつでもより強力で高速なサーボモーターを購入して取り付けることができます。最初のリモコンロボット用に、Hitec HS-311 サーボモーターを購入できます。このモデルのモーターは、速度とトルクのバランスが優れており、安価で、このロボットに最適なサイズです。 HiTec HS-311 サーボモーターは、こちらからご購入いただけます。
  - サーボモーターは通常 180 度しか回転しないため、連続して回転できるように改造する必要があります。モーターを再構築すると保証は無効になりますが、これは必ず完了しなければならない手順です。
- バッテリーを選択します。ロボットに電源を供給する必要があります。 AC 電源を使用しないでください。つまり、ロボットを壁のコンセントに接続しないでください。バッテリーなどの DC 電源を使用する必要があります。
  - バッテリーの種類を選択します。選択できるバッテリーは、ポリマーリチウムバッテリー（Lipo）、NiMHバッテリー、NiCdバッテリー、アルカリバッテリーの4つの主要なカテゴリに分けられます。
    - 使用できるすべての電池の中で、ポリマーリチウム電池は最も新しく、非常に軽量です。ただし、これらのバッテリーは危険で高価であり、特別な充電器が必要です。ロボットに関する経験があり、ロボットに多額の費用をかけるつもりがない限り、これらのバッテリーは使用しないでください。
    - ニッケルカドミウム電池は一般的な充電式電池です。多くのロボットがこのタイプのバッテリーを使用しています。ニッケルカドミウム電池の最大の問題は、充電前に完全に放電しないと電池容量が減少することです。
    - NiMH バッテリーは、サイズ、重量、価格の点で NiCd バッテリーに非常に近いですが、全体的なパフォーマンスが優れているため、一般的に初心者のロボットプロジェクトに推奨されます。
    - アルカリ電池は一般的な非充電式電池です。これらの電池は非常に一般的で、おそらく自宅にいくつかあるでしょう。また、非常に安価でどこでも購入できます。しかし、アルカリ電池はすぐに消耗してしまうので、新しい電池を買い続けなければなりません。これらの電池は使用しないでください。
  - バッテリーのサイズを選択します。バッテリーパックの電圧を選択する必要があります。ロボットで使用される最も一般的な電圧は 4.8 V と 6.0 V です。ほとんどのサーボモーターは両方の電圧で動作できます。サーボモーターがほとんどのものと同様に 6 V 電源で動作できる場合は、このサイズのバッテリーを使用することをお勧めします。これにより、サーボモーターをより高速かつ強力に動作させることができます。次に、ロボットのバッテリーパックの容量を選択する必要があります。容量の単位はミリアンペア時間 (mAh) です。バッテリーの価格と重量は通常、その容量に比例します。作っているロボットには、約 1800 mAh のバッテリーが適切でしょう。 2 つのバッテリーの電圧と重量が同じで、一方の容量が 1450 mAh、もう一方の容量が 2000 mAh の場合、2000 mAh のバッテリーを選択する必要があります。コストは数ドル高くなりますが、あらゆる面でパフォーマンスが向上します。バッテリーパックを充電できる充電器があることを確認してください。 6.0 V、2000 mAh NiMH バッテリーパックは、こちらからご購入いただけます。
- ロボットの材質を選択します。ロボットにはすべての電子機器を搭載するためのベースが必要です。このサイズのロボットは主にプラスチックやアルミニウムで作られています。初心者の方はHDPEというプラスチックを使用することをお勧めします。このプラスチックは加工しやすく、安価です。購入する際は、厚さ6mm程度のプラスチック板を選んでも良いでしょう。サイズについては、切るときに失敗して材料が無駄になることもあるので、大きめのものを購入しても良いでしょう。推奨されるサイズは通常、ロボットのサイズの少なくとも 2 倍です。ただし、もう少し多めに買ったほうがいいかもしれません。 600mm×600mmのサイズの6mm厚HDPEボードを購入するにはここをクリックしてください。
- 送信機と受信機を選択します。これはロボットの最も高価な部分です。これがなければロボットは何もできないため、最も重要なコンポーネントと考えることもできます。ロボットにどれだけ追加できるかが決まることから、まずは良質の送信機と受信機のセットを購入することを強くお勧めします。安価な送信機と受信機でもロボットを動かすことはできますが、何も追加できません。さらに、将来他のロボットを作成するときにも同じランチャーを使用できます。ですから、最初に安いものを買ってから高いものを買うのではなく、今すぐにもっと良いものを買いましょう。長期的にはお金を節約できます。また、使用できる周波数は限られており、最も一般的なのは 27MHz、72MHz、75MHz、および 2.4GHz です。 27MHzは主にリモコン飛行機やリモコンカーに使用されます。これは安価な RC 玩具で最も一般的に使用される周波数であり、小規模なプロジェクト以外には使用しない方がよいでしょう。 72MHz は、航空玩具、通常は大型航空機模型にのみ使用できます。この周波数を地上移動玩具に使用することは違法です。ロボットが 72MHz の周波数を使用する場合、法律に違反するだけでなく、近くを飛行している通常非常に高価な大型模型飛行機にも干渉することになります。 72MHz 周波数を不適切に使用すると、航空機のモデルが落下し、高額な修理費用が発生する可能性があります。運が悪ければ、モデルが人に衝突し、死傷者が出る可能性もあります。 75MHz は表面専用の周波数なので、ロボットで使用できます。ただし、2.4GHz が最適な選択です。他の周波数よりも干渉が少なくなります。追加費用をかけて 2.4GHz の送信機と受信機のセットを購入することを強くお勧めします。使用する周波数を決定したら、送信機と受信機で受信する「チャンネル」の数を決定する必要があります。チャンネルの数は、ロボットを制御できる操作の数とほぼ同じです。作成するボットには少なくとも 2 つのチャネルが必要です。 1 つのチャネルではロボットを前進または後退させ、別のチャネルではロボットを左または右に動かします。ただし、チャネル数は 3 未満にすることはできません。ロボットが完成したら、別の機能を追加したくなるかもしれないからです。チャンネルが 4 つある場合は、通常 2 つのジョイスティックを使用します。 4 つのチャンネルをサポートする送信機と受信機を使用すると、後でロボットにグリッパーを追加できます。前述したように、後で交換する必要がないように、予算内で最高の送信機と受信機を購入する必要があります。将来またロボットを作るときにも、この送信機と受信機を使うことができます。 AR500 と一緒に、5 チャンネル、2.4GHz タイプ 2 無線システムである Spectrum DX5e を購入できます。
- ホイールを選択します。ホイールを選ぶときは、直径、トラクション、モーターに簡単に取り付けられるかどうかという 3 つの主なポイントに注目する必要があります。直径とは、ホイールの片側から中心を通って反対側までの長さです。車輪の直径が大きいほど、ロボットはより速く移動でき、より高く登ることができますが、トルクは車輪の直径に反比例します。車輪が小さければ、ロボットは坂を登るのが難しくなり、動きも遅くなるかもしれませんが、馬力は大きくなります。トラクションとは、車輪が地面にどれだけしっかりとくっつくかということです。購入する車輪が滑りを防ぐためにゴムまたはフォームのリングで覆われていることを確認してください。ほとんどのホイールはサーボモーターを受け入れて、単にねじ込むように設計されているので、心配する必要はありません。推奨されるホイールの直径は 7.5 cm ～ 12.5 cm で、できればゴムリング付きが望ましいです。車輪が2つ必要です。精密ディスクホイールを購入するにはここをクリックしてください。
4パーツを選択したら、オンラインで購入できます。すべての部品を一度に購入する場合の送料を節約できるように、買い物をするショッピングサイトや店舗の数をできるだけ制限します。
5ベースを測定してカットします。定規とマーカーを用意し、購入したベース素材のベースの長さと幅を測ります。サイズ的には15cm×20cmくらいが目安になります。次に、もう一度測定して、線がまっすぐで寸法が正確であることを確認します。覚えておいてください、測定するときは慎重に、そして切るときは決断力を持ってください。これでカットを開始できます。 HDPE を使用する場合は、同じ厚さの木製パネルと同じ方法で切断する必要があります。
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1. サーボモーターを前面近くのプラスチック部品の底部に取り付けます。車軸またはシャフトがそれぞれの側を向くように、横向きにする必要があります。シャフトはサーボモーターの回転部分です。車輪を取り付けるのに十分なスペースがあることを確認してください。
2. サーボモーターに付属のネジを使用して、ホイールをサーボモーターに取り付けます。
3. ベルクロの片方を受信機に取り付け、もう片方をバッテリーパックに取り付けます。
4. 対応する 2 つのベルクロをロボットに取り付け、受信機とバッテリーパックを取り付けます。
5. ロボットは前方に 2 つの車輪を持ち、後方に傾いている必要があります。このロボットには「第3の車輪」はなく、背中が床に引っかかって滑るだけです。
7ワイヤーを挿入します。ロボットを組み立てたら、すべてを受信機に接続するだけです。受信機の電池ボックスに電池を挿入します。電池を挿入する際は、正しい向きになっていることを確認してください。次に、サーボを受信機の最初の 2 つのチャンネルに差し込みます。差し込む場所には、「チャンネル 1」と「チャンネル 2」というマークが付いています。
8充電中。受信機からバッテリーを取り外し、充電器に置きます。バッテリーが充電されるまでお待ちください。これには 24 時間かかりますので、しばらくお待ちください。
9これでロボット全体の準備が整いました。制御してみましょう。送信機の「進む」ボタンを押してみてください。ロボット用の障害物コースを作ったり、猫や犬をからかって作ったものを追いかけさせたりすることができます。十分に楽しんだら、ロボットに他のパーツや機能を追加できます。広告する

ヒント

カメラ付きの余ったスマートフォンがあれば、それをロボットに取り付けてビデオ送信機として使うこともできます。 Google ハングアウトと組み合わせて使用すると、ロボットとコンピューターまたはその他のデバイスとの間でビデオチャット接続を確立し、送信された画像を使用してロボットを部屋の中を移動するように制御できます。
右ボタンを押してもロボットが左に動く場合は、受信機に接続するサーボ入力コネクタを交換してみてください。つまり、右のサーボをチャンネル 1 に、左のサーボをチャンネル 2 に接続している場合は、それらを入れ替えて、右のサーボをチャンネル 2 に、左のサーボをチャンネル 1 に接続します。
コンポーネントまたは機能を追加します。送信機と受信機に追加のチャンネルがある場合は、別のサーボモーターを追加して機能を追加できます。余分なチャネルがある場合は、それを閉じることができるクランプを取り付けることができます。余分なチャンネルが 2 つある場合は、開閉したり左右に動かしたりできるフィクスチャを追加してみてください。想像力を働かせてください。
バッテリーを充電器に接続するには、アダプターを購入する必要がある場合があります。
12VDC 自転車バッテリーを使用すると、ロボットに高いトルクと速度を与えることができます。
購入する送信機と受信機の周波数が同じであることを確認してください。また、受信機のチャンネル数が送信機の数よりも多いか等しいことを確認してください。受信機のチャンネル数がこれより多い場合は、最小限の数のチャンネルのみが使用可能になります。

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警告する

航空機で作業している場合を除き、72MHz を使用しないでください。この周波数を地上移動機械で使用することは違法であるだけでなく、人身傷害や死亡につながる可能性があります。
自作ロボットプロジェクトでは、初心者は家庭用コンセントから供給される AC 電源の使用を避ける必要があります。 AC電源は非常に危険です。
モーターが 12VDC でない場合、12VDC バッテリーを使用するとモーターが爆発する可能性があります。
110 ～ 240V AC モーターに 12VDC バッテリーを使用すると、モーターがすぐに煙を出し、損傷します。

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