遠隔操作ロボットの作り方

多くの人は、ロボットとは自律的に動く機械だと考えている。 しかし、「ロボット」の定義を少し広げれば、遠隔操作される物体もロボットと呼ぶことができる。 遠隔操作ロボットを作るのは大変だと思われるかもしれないが、実はやり方さえわかれば簡単だ。高校生や中学生が未経験からロボットを作っています。このWikiHowでは、初めてのリモコンロボットの作り方を説明します。

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何を作るのかを理解しましょう。あなたは、家事をすべてこなすフルサイズの二本足の人型ロボットを作ることはできません。また、何本もの爪を持ち、手を伸ばして100ポンドの重りをつまめるようなロボットを作るわけでもない。あなたがワイヤレスで操作して、前進、後退、左右に移動できるロボットを作り始める必要がある。しかし、基本を押さえ、このシンプルなロボットを作った後は、大抵の場合、追加したり変更したりすることができる。例えば、フロントエンドローダーのようなブームとバケットだ。

• ロボットに完成はないという原則に従うべきだ。修正し、より良くしていくしかないのです。

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ロボットの計画を立てる。ロボットを作る前に、部品を注文する前に、設計図を作成する必要がある。 最初のロボットは、平らなプラスチック片にサーボモーターを2つ並べただけのシンプルなデザインにしましょう。このデザインはシンプルで、通常、作った後に追加する余地を残しておく。15センチ×20センチくらいのものを作るつもりでいてください。これほどシンプルなロボットなら、定規を使って紙に描くだけでできるはずだ。ロボットはとても小さいので、実際の大きさと同じになるように紙に描いてください。

• もっと大きくて複雑なロボットになると、.NETや.NETのようなプログラムの作り方を学ぶ必要がある。

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サーボモーターを選ぶ。ロボットを動かすにはモーターが必要です。 1つのモーターで1つの車輪を動かし、もう1つのモーターでもう1つの車輪を動かします。 こうすることで、最も単純なステアリング方法であるディファレンシャルドライブを使うことができます。 つまり、前に進むには両方のモーターが前に回転し、後ろに進むには両方のモーターが後ろに回転し、回転するには1つのモーターが進み、1つのモーターは静止します。 サーボモーターは基本的なDCモーターとは異なり、ギア付きで、180度しか回転できず、位置データを送信することができる。 このプロジェクトではサーボモーターを使うが、その理由は簡単で、高価な「スピードコントローラー」や別のギアボックスを買う必要がないからだ。 リモコン・ロボットの作り方を理解した後は、サーボ・モーターではなくDCモーターを使う別のロボットを作りたくなるかもしれません（あるいは、最初のロボットを改造したくなるかもしれません）。

• サーボモーターを購入する際に心配しなければならない基本的なことが4つあります：スピード、トルク、サイズ／重量、そして360度回転するかどうかだ。
  • サーボモーターは180度しか回転しないので、ロボットは少ししか前に進めない。 360度変更可能なモーターであれば、連続回転させることができるので、360度変更可能なモーターであることを確認してください。 サイズや重量は、このプロジェクトではあまり重要ではありません。 平均的な大きさのものを用意しよう。
  • トルクはモーターの強さです。 これはギアを使うためのものだ。 ギアがなくてトルクが低いと、おそらくロボットを前進させることができません。 トルクは高くしたいが、トルクが高ければ高いほど、一般的にスピードは落ちる。 このロボットの場合は、スピードとトルクのバランスを取るようにしてください。 より強力なサーボや、より高速なサーボを購入し、組み立てることができる。 最初のRCロボットには、Hitec HS-311サーボを購入することをお勧めします。 このサーボはスピードとトルクのバランスがよく、値段も安く、このロボットにはちょうどいい大きさです。
• サーボは通常180度しか回転しないので、連続回転するように改造する必要がある。 サーボの改造は保証を無効にするが、やらなければならない。

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他のパーツを選ぶ。まだパーツを注文する時期ではないが、今のうちにパーツを選び、どこで買うかを決めておこう。 つのサーボモーターに加えて、シャーシの材料、バッテリー、送信機、受信機が必要です。

• バッテリー：ロボットに電力を供給するものが必要です。 AC（つまり、壁にプラグを差し込む）電源を使おうとしてはいけません。 直流（つまり電池）電源を使うべきです。バッテリーには主に3つの種類があります。 リチウムポリマー（リポ）、ニッケル水素、ニッカド、アルカリです。
  • リポバッテリーは最新のバッテリーで、非常に軽量です。 しかし、危険で高価であり、特別な充電器が必要です。 このタイプのバッテリーは、ロボットの経験があり、ロボットにもっとお金をかけてもいいという場合にのみ使用してください。
  • ニッカド電池は一般的な充電式電池です。 多くのロボットに使用されています。 これらの電池の最大の問題は、完全に死んでいないときに充電すると、フル充電ではそれほど長持ちしないことです。
  • ニッケル水素電池は、大きさ、重さ、価格においてニッカド電池と非常によく似ていますが、全体的な性能はより優れており、これらは通常、初心者のプロジェクトに推奨される電池です。
  • アルカリ電池は、充電式ではない一般的な電池です。 これらの電池は一般的で（おそらくあなたも持っているでしょう）、安価で入手しやすいです。 しかし、すぐに切れてしまい、何度も買い直さなければなりません。 これらは使わないでください。
  • バッテリーの仕様。バッテリーパックの電圧を選ぶ必要がある。 ロボットで最も一般的なのは4.8Vと6.0Vです。 ほとんどのサーボはこのどちらかで動作します。 6.0Vの方が、サーボモーターの回転が速くなり、パワーも増すので、6.0Vにすることをお勧めします。
  • 次に、ロボットのバッテリーパックの容量に対応する必要があります。 容量はmAhと表示されます。 高ければ高いほど良いですが、高価で、通常は重くなります。 あなたが作ろうとしているロボットのサイズでは、1800mAh程度が推奨されます。 同じ電圧で同じ重さの1450mAhのバッテリーと2000mAhのバッテリーのどちらかを選ばなければならない場合は、2000mAhを選んでください。 数ドル高くなりますが、オールラウンドに使えるバッテリーです。 バッテリーパックを充電するための充電器も用意しておこう。
• 建材：ロボットには、すべての電子機器を取り付けるためのシャーシが必要です。 このサイズのロボットのほとんどは、プラスチックかアルミでできている。 初心者の場合は、HDPEと呼ばれる種類のプラスチックを使いましょう。 このプラスチックは加工しやすく、価格も安い。 厚さを決めるときは、1/4インチくらいの厚さにする。 シートの大きさを決めるときは、カットで失敗したときのために、かなり大きなシートを用意したほうがいいだろう。 通常、少なくともロボットの2倍の大きさを用意することをお勧めする。 しかし、おそらくもっと用意すべきだろう。 HDPEの1/4" 24 "X24 "は、オンラインまたは金物店で購入できる。
• 送信機／受信機：ロボットの中で最も高価な部品です。 これがないとロボットは何もできないので、最も重要な部品とも言えます。 最初に良い送受信機を購入することを強くお勧めする。 安い送受信機でもロボットを動かすことはできますが、何かを追加することはできません。 また、送信機は将来作るかもしれない他のロボットにも使えます。 ですから、今安いものを買って後でもっと高いものを買うのではなく、今良いものを買えばいいのです。 そうすれば、長い目で見ればお金の節約になる。
  • 使用できる周波数はいくつかある。 最も一般的なのは27MHz、72MHz、75MHz、2.4GHzだ。 27MHzは飛行機にも車にも使える。 安価なリモコン玩具によく使われている。 27MHzは小さなプロジェクト以外にはお勧めできない。 72MHzは飛行機にしか使えない。 72MHzは通常、大型模型飛行機で使用されるため、地上の乗り物で使用するのは違法です。 もし72MHzを使ったら、法律を破ることになるだけでなく、近くを飛んでいる大型で高価な模型飛行機に干渉する可能性がある。 その結果、飛行機が墜落して修理に多額の費用がかかったり、最悪の場合、人に墜落して怪我をさせたり、死亡させたりする可能性もある。 75MHzは地上専用に作られているので、こちらを使えばいいだろう。 しかし、2.4GHzがベストだ。 他のどの周波数よりも干渉が少ない。 数ドル余分に使って、2.4GHzの送受信機を手に入れることを強くお勧めする。
  • 使用する周波数が決まったら、送受信機のチャンネル数を決める必要がある。 チャンネルとは、ロボットの制御可能なチャンネル数のことです。 このロボットの場合、少なくとも2つ必要です。 1つのチャンネルでロボットを前進／後退させ、1つで左右に動かすことができます。 なぜなら、ロボットを組み立てた後、別のものを追加したくなるかもしれないからだ。 4本あれば、通常はジョイスティックが2本になります。 4チャンネルの送受信機があれば、最終的にはクローを追加できるかもしれません。 前にも言ったように、今は予算が許す限り最高の送受信機を手に入れるべきです。 送信機や受信機は、他のロボットを作ってもまた使うことができます。 スペクトラムDX5e 5チャンネル2.4GHz無線システム モード2とAR500は一緒に購入できます。
• ホイール車輪を選ぶ際に最も重要なことは、直径、牽引力、モーターに簡単に取り付けられるかどうかの3点です。 直径とは、ホイールの片側から中心点を通り、反対側までの長さのこと。 直径が大きければ大きいほど、より速く、より上昇することができますが、トルクは小さくなります。 車輪の直径が小さければ、登りにくく、スピードも出ないが、パワーはある。
  • トラクションとは、車輪が路面にどれだけ密着するかということです。 車輪が滑り落ちないように、車輪の周りにゴムか発泡スチロールのリングが付いていることを確認してください。
  • サーボに取り付けるためのホイールのほとんどは、サーボにねじ込むだけなので、それほど心配する必要はありません。 直径3インチから5インチのホイールで、周囲にゴムのリングが付いているものをお勧めします。 ホイールは2個必要です。

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オンラインでパーツを注文しましょう。同時に注文すれば、送料を節約できるかもしれません。

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シャーシの寸法を測り、カットする。定規とシャーペンを用意し、シャーシに使う素材の長さと幅を測ります。 約15センチ×約20センチを目安にしてください。 もう一度測り直し、線が曲がっていないか、希望の長さになっているかを確認する。 2度測って1度切ることを忘れないでください。 これでカットできる。 HDPEを使用している場合は、そのサイズの木材をカットするのと同じ方法でカットできるはずです。

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ロボットを組み立てる。すべての材料とシャーシの切断が終わったので、あとはすべてを組み立てるだけです。 ロボットをうまく設計できれば、実はこれが一番簡単なステップになります。

• サーボモーターをプラスチック片の底、前部付近に取り付けます。 シャフト／ホーン（サーボの動く部分）が側面に向くように、横向きにする。 車輪を取り付ける十分なスペースがあることを確認する。
• サーボに付属のネジを使って、車輪をサーボに取り付けます。
• マジックテープを受信機に1枚、バッテリーパックにもう1枚貼る。
• 反対側のマジックテープを2枚ロボットに貼り、受信機とバッテリーパックを貼り付けます。
• これで、前方に2つの車輪があり、後方に向かって傾斜しているロボットができるはずだ。 このロボットには「3つ目の車輪」はなく、背面が床に沿ってスライドするだけです。

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配線をつなぐ。ロボットを組み立てたので、あとはすべてを受信機に差し込むだけです。 バッテリーは、受信機の「バッテリー」と書いてあるところに差し込みます。 正しい方法で差し込んでください。 次に、サーボを受信機の最初の2つのチャンネル、「チャンネル1」と「チャンネル2」と書いてあるところに差し込みます。

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充電する。受信機からバッテリーを外し、充電器に差し込みます。 充電が終わるまで待ちます。 24時間かかることもありますので、気長に待ちましょう。

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ロボットと遊ぶ。さっそく送信機の前進ボタンを押してみましょう。ロボットのために障害物コースを作ったり、猫や犬と遊んだり、追いかけさせたりしてください。さて、ロボットと遊び終わったらロボットに何かを追加しましょう！

この記事は、CC BY-NC-SAの下で公開されている「 How to Build a Remote Controlled Robot 」を改変して作成しました。特に断りのない限り、CC BY-NC-SAの下で利用可能です。