Arduino は、安くて楽しい、電子機器の自作を始める方法。始めるのが気が遠くなるかもしれません。ここでは、キラー プロジェクトである Arduino 入門書を最初から最後まで入手する方法を示します。可愛いロボットアーム。
このガイドでは、meArm ロボットアームさまざまなスキルのガイドとしてのプロジェクト。 meArm は、Arduino を搭載した小型ロボット アームを構築するために必要なすべての部品を備えたオープンソース キットです。既製セットのご注文はこちらからハッカデイのような店、 またはThingiverse から計画をダウンロードするそして自分で切り取ってください。レーザーカッターを使えばいいのですが、3Dプリンター、または木からパーツを削り出すこともできます。キットは比較的安いので（私は約50ドルで購入しました）、かなり入手しやすいです。
なぜロボットアームなのか?
新しいスキルを学ぶことは常に挑戦です。基本的に電子デバイス全体をゼロから構築する方法を学ぶことになるため、Arduino は特に困難になる可能性があります。電気、ブレッドボード、コーディング、センサー、サーボ、リモコン、組み立てなど、いくつかの新しいスキルを一度に学ぶ必要があります。
これらのスキルはいずれも、独学で習得するのが難しい場合があります。オンラインには豊富なチュートリアルがありますが、重要なのは、あなたがそれに向けて取り組むことができる、単一の包括的な目標。また、脳は、時間をかけて学習を広げていく。何かを持っているあなたは興奮しています傷つけることはできなかった。
ロボット アームの構築は、これらすべてのニーズを一度に満たす長期プロジェクトです。私は個人的に、ここ 9 か月間ほど断続的に Arduino プロジェクトを学ぼうと試みてきましたが、その間、ロボット アームが私にとって最高の学習体験でした。特に次のような理由からです。
それは包括的です。最初のプロジェクトを見つけるのは困難です。実際に何かを教えてくれるものを見つけるのはさらに困難です。 LED 回路はかなり簡単に構築できますが、必要なのは LED 回路だけです。ロボット アームの作り方を学ぶことで、回路のブレッドボードの作り方、Arduino のプログラミング方法、可動部品の扱い方を学ぶことができます。最終的には、プログラムしたことを実行する実際の物理的なものが完成します。ボタンを押すと点灯する単なる概念実証のライトではありません。
拡張可能です:アイアンマンなら45種類のスーツロボットはいつでも改良できるということを私たちに教えてくれました。このロボット アーム キットは、いくつかの基本的な基本スキルから始まりますが、それに基づいてさまざまな拡張を行うことができます。リモコンを追加できます（例：赤外線またはブルートゥース)、さらに Arduino の機能を拡張する方法も学びます。追加のシールド。 「他に何ができるでしょうか?」と尋ねてください。新しいプロジェクトを最初からやり直すことなく、学ぶべきあらゆる種類の新しいスキルを見つけることができます。
それはとてもクールです。ここまで読んでいるあなたも、おそらく、自分専用のロボットを持つという考えに興奮しているからでしょう。ロボットってかっこいいですね。また、未来的で近寄りがたいと感じることもあります。学んでいることに興奮しているときのほうが学習がうまくいくのであれば、ロボット アームに勝って Arduino の世界に侵入するのは難しいでしょう。
そうは言っても、これが必ずしもあなたのものである必要があるという意味ではありません史上初プロジェクト。それは可能です！ただし、回路基板に触れたことがない場合は、ゆっくり取り組んでも大丈夫です。ロボットアームを最初のステップとして考えないでください。それを最終試験だと考えてください。良いものを手に入れたらすぐにArduinoスターターキット, コツを掴むために、ブレッドボードに LED を接続したり、ボタンで制御したりするなど、いくつかの基本的なことを試してみる必要があります。おそらくスキップしてもいいでしょうラブ・オ・メータープロジェクト、 けれど。
最も重要なことは、すべてをGoogleで検索。これは長期的なプロジェクトであることを忘れないでください。すべてのステップを順を追って説明するわけではありませんが、そこに到達するために必要な構成要素を示します。金曜日には未経験から始めて、日曜日までに遠隔操作の知覚ロボットを完成させることを期待しないでください。この記事にはガイドへのリンクがたくさんあります。ここから離れて、数時間ガイドに従ってから戻ってくることを期待しています。これはステップバイステップのマニュアルというよりは、地図のようなものだと考えてください。途中で少し道に迷った場合は、ためらわずに立ち止まって道を尋ねてください。
必要なもの
このガイドは 2 つの主要なセクションに分かれています。 1 つ目は、基本的なロボット アームを構築して動作させることです。 2 つ目では、機能を拡張するために使用できるオプションのプロジェクトをいくつか示します。最初のセクションを完了するには、次のものが必要です。
Arduino スターター キット: ほとんどの Arduino スターター キットには、このプロジェクト (および他の多くのコンポーネント) に必要な基本コンポーネントが含まれています。 Arduino が必要になります (ここでは Arduino を使用します)R3 1 台)、さまざまな長さのワイヤー、コンピューターに接続するための USB ケーブル、およびブレッドボード、 そしてポテンショメータ、後でロボットを制御するためのノブとして使用できます。 Adafruitにはいくつかの選択肢がありますスターターキットはこちらさまざまな価格帯に対応。特にこのキットは上記のすべてが含まれており、価格は 65 ドルです。後で 470uf のコンデンサも必要になる場合があります。これは RadioShack で購入できます。めちゃくちゃ安い。
meArm キット: 簡単にするために、キット全体を購入できます。ここ。これには、アーム自体を構築するために必要なものがすべて含まれています。オプションで、プランをダウンロードできますここそして自分で作ってください。計画には非常に正確なサイズが必要なため、部品を正しく切断 (または 3D プリント) できるツールにアクセスできる場合にのみ、このオプションを使用してください。
Arduino IDE: IDE (または統合開発環境) は、「スケッチ」と呼ばれるソフトウェアを作成して Arduino にアップロードするために使用するプログラムです。公式Arduino IDEをダウンロードできますここ。私の個人的な経験から言えば、以前に取り上げた コードベンダーは、スケッチをオンラインに保存して簡単にアクセスできる、ブラウザベースの優れた代替手段です。
これらはあなたを始めさせ、基本をカバーします。一度に買うのも大変なので、これ以上は買わなくても大丈夫です。時間が経つにつれて、より多くのツールや機器を武器庫に追加できます。
このプロジェクトの内容
上記のセクションの最初の箇条書きリストのすべてを取得し、ロボットを組み立てる準備ができていると仮定します。他の公式ガイドでは詳細が説明されているため、すべての手順については詳しく説明しませんが、プロジェクトのさまざまな段階をガイドします。無理のないペースで進めていただけますが、数回の週末にまたがって取り組めるようにいくつかの部分に分けて説明します。
フェーズ 1: 建設
内容:この段階では、ロボット アームを組み立てます。まだ何もできませんが、見栄えは良くなります。キットを開発した会社は、詳しい手順はこちら。キットには、さまざまなプラスチック部品、いくつかのネジ、および 4 つのサーボのセットが付属しています。これまでサーボを使用したことがない場合は、サーボはロボットの動きに動力を供給する小型の低電力モーターです。このキットでは、ベースに 1 つ、アームの両側に 2 つ、グリッパーに 1 つを使用します。 IKEA の家具を作ったことがあるなら、これはそれほど複雑ではないはずです。指示に従ってください正確に。ロボットはコーヒーテーブルよりも繊細で、ネジを締めすぎたり、間違った部品を使用したりすると、頭痛を引き起こす可能性があります。幸いなことに、上記の手順は非常に詳細であり、混乱するようなことをする前に繰り返し警告してくれるので、大丈夫です。
学べる内容:個人的に、これは私のお気に入りの部分です。なぜなら、ほとんどのプロジェクトのチュートリアルでは無視されていることを学ぶことができるからです。ものをどうやって構築するか。多くのプロジェクトでは、ブレッドボードに接続された状態でコンセプトが表示されますが、それを実際のものに移すことは決してありません。ここでは、完成したプロジェクトの動作部品にサーボを取り付ける方法を学びます。また、小さな可動部品を扱う繊細な技術も学びます。
所要時間:ここでの建設部分はわずか数時間で完了します。ただし、少しの間、仕事に没頭することをお勧めします。これまでロボット工学に取り組んだことがない場合は、ボットがどのように組み立てられ、どのように動くのかを調べ、後で Arduino をどのように取り付けるかを考え始める良い機会です。次のステップは複雑になり始める可能性があるため、急いで作業しないでください。ロボットアームの部品を手動で動かすことができます優しくそれをいじってみる。ただし、サーボを損傷する可能性があるため、力を入れすぎないでください。
フェーズ 2: ブレッドボード
内容:次のステップは、サーボの 1 つを Arduino に接続することです。これを行うには、ブレッドボード。ブレッドボードは、完全に組み立てる前に電子回路のプロトタイプを作成できるシンプルなツールであり、はんだ付けは必要ありません。アダフルーツにはここに素晴らしいチュートリアルがありますこれにより、サーボを Arduino に直接接続する手順が説明され、後の手順でポテンショメータを追加し、動きを手動で制御するためのノブとして使用できます。
この段落が少し圧倒された場合は、ブレッドボードがどのように機能するかを元に戻して学ぶ良い機会です。スパークファンはここに素晴らしいガイドがありますブレッドボードの使い方とブレッドボードで何ができるかを説明します。タッツプラスは素晴らしいチュートリアルLED を電源に接続し、ボタンを追加する方法について説明します。時間をかけてこれを組み立て、組み立てた回路を理解してください。簡単な回路に電気がどのように流れるかを理解したら、ロボットのサーボの 1 つを接続する準備が整います。個人的な経験からすると、この部分は困難に思えるかもしれません。ただし、部品を組み立てて説明書に従うのは簡単です。すべてがどのように機能するかを理解するのは難しい部分ですが、時間がかかるだけです。
学べる内容:ブレッドボードは、趣味で電子機器のプロトタイプを作成する際の基礎となります。上記のすべてのガイドに従えば、LED、ボタン、抵抗器、ポテンショメータ、サーボを電源または Arduino に接続する方法がわかります。これらのコンポーネントだけで、すでにたくさんの楽しいものを作ることができます。基本を理解したら、さまざまな種類のコンポーネント、それらがどのように機能するか、およびそれらをプロジェクトに統合する方法について学ぶことで、その上に構築することが容易になります (そのためのいくつかの方法については、以下の拡張セクションで詳しく説明します)。
所要時間:すでにブレッドボードに慣れている場合は、サーボの接続に約 5 分かかるはずです。しかしこれまで電子機器に触れたことがない場合は、1 ～ 2 日かけて上記のガイドを読み、さまざまな回路をいじって、それらがどのように動作するかを感じてください。学んだ教訓を整理するのに 1 週間かかることをお勧めします。ブレッドボード回路はシンプルですが、概念を理解するのが難しい場合があります。そして、特に次のセクションがどれほど複雑になるかを考えると、急いで完了する必要はありません。
フェーズ 3: プログラミング
内容:すべてを接続したら、電源を入れます。そのためには、Arduino IDE をセットアップし、ボードに接続する必要があります。使いたい場合はコードベンダー私と同じように、あなたもフォローしてくださいスタートガイドはこちら。あるいは、Adafruit の次の手順を実行することもできます。公式IDEのガイドはこちら。
環境がセットアップされたら、プログラミングも開始します。 Adafruit のガイドには、簡単なサーボのスケッチロボットを動かすために使用できます。ロボット上で 180 度完全に動作できる唯一のサーボであるため、これにはベース サーボ (底部にあるサーボ) を使用することをお勧めします。このスケッチを他のサーボで試すと、物理的な限界を超えて力を加えると、他のサーボの一部が損傷する可能性があります。ただし、このスケッチがどのように機能するかを理解したら、他のスケッチと連携できるように修正してみることができます。
学べる内容:これはすべてがひとつになるフェーズです。サーボの動きがどのように機能するかについて少し学びます。たくさんArduinoのプログラミング方法について。これまでプログラミングに手を出したことがない場合は、スイープ スケッチを IDE にドロップすると機能しますが、以前のガイドをいくつか確認することをお勧めします。コードを学ぶ方法。 Arduino 言語は C/C++ および Java と多くの構文を共有しているため、これらの言語の経験がある場合は安心して使用できるはずです。もチェックできますArduinoリファレンスライブラリはこちら。
所要時間:プログラミングの経験がある場合でも、別の週末をとって Arduino IDE のセットアップ方法を学ぶことをお勧めします。コードの学習は生涯にわたるスキルであるため、数週間このフェーズに取り組むことを恐れないでください。これに基づいて、ノブのスケッチ Adafruit が提供, これにより、ロボットを手動で制御できるようになります。台無しにすることを恐れないでください。この段階では、いくつかの基本的な論理構造を実験することもできます。
おめでとう！ロボットを作ったばかりです
それをすべてやり遂げたなら、1 つの長いプロジェクトでたくさんのスキルを学んだことになります。このロボットを初めて組み立てたとき、多くの複雑なトピックの入門編であるにもかかわらず、驚くほど単純であることがわかりました。しかし、最後までやり遂げてしまえば、私たちが定期的に取り上げているようなエレクトロニクス プロジェクトのほとんどは、もうそれほど怖いものではなくなります。
ここから、自分が持っているものを拡張し始めることができます。これをかろうじて乗り越えたと感じる場合は、次のような簡単な追加を試してください。LEDの追加モーターが回転していることを示すため、またはボタン動きのオンとオフを切り替えます。ソフトウェアを少しいじって、どのように反応するかを確認してください。何らかのソフトウェアを台無しにしてサーボを転倒させた場合は、次のように注文できます。オンラインでの超格安交換品。
これらの拡張プロジェクトで知識を深めましょう
あなたはロボットを作りました。さて、何でしょうか？まあ、そうではなかったと仮定すると、知覚力を持ち、人類を殺そうとした、既存のプロジェクトを一度に 1 つずつ構築して進めることができるプロジェクトが多数あります。すべての詳細については説明しませんが、開始するためのリンクをいくつか紹介します。
複数のサーボを一度に制御
私のビルドのために注文したのは、このマイクロコントローラーこれは最大 16 個のサーボを単独で制御できます (家で数えている人にとっては、最大 4 台の meArm ロボットが追加されることになります...素晴らしい)。キットはない組み立て済みのため、はんだ付け作業が必要になります。他のコントローラーも入手できるこれのようにそれらは事前に組み立てられていますが、多くはコストが高く、機能が低下します。個人的には、15 ドルのコントローラーは、壊れてもあまり危険を冒さずにハンダ付けを練習するには適切な方法だと思いますが、そのチャンスを逃したくない場合は、最初にいくつかのワイヤをハンダ付けして練習してください。プロセスを順を追って説明するガイドをいくつか示します。
赤外線リモコンを追加する
赤外線 (IR) リモコンは一見シンプルです (そして、ほぼすべての Arduino プロジェクトに便利に追加できます)。必要なのはセンサーそしてリモコン。リモコンはコードを Arduino に送信し、それを使用してコマンドをトリガーできます。この場合、ロボットが動き始めたり、動きを停止したり、事前にプログラムされた特定の位置に移動したりするようにプログラムできます。プロジェクトで使用できる非常に優れたコードがすでにたくさんあります。楽しみとして、たとえば、誰かがチャンネルを変えるたびにロボットを生き返らせたい場合は、テレビのリモコンのコードを読み取ることもできます。開始するために必要なリソースは次のとおりです。
Wii ヌンチャクを使用してデスマシンを制御する
わかった、本当にクレイジーになりたい？上のビデオでは、あなたが作ったのと同じモデルのロボット アームが Wii ヌンチャクで制御されている様子をご覧ください。使用しますこのブレークアウトアダプター(ヌンチャクを直接差し込むことができます)、完全なジョイスティック制御を提供します。つまり、未来の人形のように、好きな方向に動かすことができます。このガイドを使用してこのプロジェクトに取り組む準備ができている場合は、おそらく 10 回目の訪問となるでしょう。おかえりなさい。これは、この記事に記載されているアドオンの中で最も高度なアドオンなので、少し難しくても気にする必要はありません。しかし、本当にクールです。さらに読むためのリソースは次のとおりです。
ご覧のとおり、ロボット アーム プロジェクトは、Arduino ハッキング シーンにおける大量の概念とスキルをカバーしています。圧倒されたり諦めたりせずにこのプロジェクトをやり遂げることができれば、おそらく定期的に取り上げている Arduino プロジェクトのほとんどに取り組むことができるでしょう。始めるのは恐ろしいように思えるかもしれませんが、知識と経験を少しずつ追加していけば、非常に素晴らしいものを構築することができます。
