ON THE HAND

引っ越しました http://tech.andhandworks.com

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WiiリモコンとArduinoでQuadcopterを飛ばす(3):組み立て

【ご注意】
ここで紹介する方法を使って、周囲に人や建物がある場所で飛ばすのはお奨めしません。
Wiiリモコンのセンサ等はラジコンに用いることを想定されておらず、
操作不能に陥り想定外の場所に暴走したり墜落することがあります。
十分に安全な対策を取った上で実施してください。


3Dプリンタで個人的祭り開催中につき放置していましたが
Wiiリモコンでマルチコプターを飛ばす話の続きです。
前回までで材料の説明を大まかにしました。

早速組み立てていきますが、Quadcopter 本体の組み立てについては
他のサイトでも説明されていますのでさらっと流します。

組み立て


こんな部品たちを
QuadParts.jpg

フレーム組み立てて
QuadFrame.jpg

ESC をバッテリーケーブルにはんだ付け。
フレームによってはカーボンファイバーボードに
はんだ付けできるようになっているものもあります。
QuadPowerBoard.jpg

フレームに回路パターンがプリントされて
いない場合は、こんな感じの ESC 用
ボードを使うと便利です。

なお、私は直接はんだ付けして
しまいましたが、途中にバナナコネクタを
入れて外せるようにした方が良いかもしれません。

んでもって MultiWii と一緒にフレームに搭載。
写真ではフレームの上に ESC を載せていますが、
配線が可能であればフレームの下側の方が安定するらしいです。
QuadFrame2.jpg

通常であればここでプロポの受信機を MultiWii に接続する訳ですが、
今回は受信機の代わりに Arduino UNO, USB Host Shield,
Bluetooth ドングルのセットを接続します。
QuadArduino.jpg

配線は後ほど説明しますが、ひとまずフレーム上に何とかして
載せる場所を確保してください。

写真のようにカーボンボードの端にねじ止めしても良いですが、
片持ち梁状態になるため飛行時の振動でネジが緩みやすいです。


他の方法としては、このような
ナイロンスペーサーのネジを使って
MultiWii - Arduino UNO - USB Host Shield の
三階建てを作るのも良いと思います。

ただし、ナイロンスペーサーはホームセンター等でも
なかなか売っていません。
大抵は金属ネジで重すぎです。

また、裏表反対の状態で Quadcopter が墜落すると
USB Host Shield のピンソケットが折れる場合があります。

どんな載せ方をしても USB Host Shield が
最も危険にさらされますので、やるなら故障覚悟で。


次回は MultiWii にスケッチを書き込みます。
気が向いたら。

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  1. 2015/05/30(土) 01:08:52|
  2. Quadcopter
  3. | コメント:2

タミヤのギヤボックス用シャフトをレゴに繋ぐパーツを3Dプリントする

以前作ったWiiリモコンとArduinoとレゴのラジコンですが、
タミヤのシャフトとレゴのサイズが全く合わなくて、
ホットボンドなどで埋めるという荒業に出ていました。

せっかく3Dプリンタが手に入ったので、ちゃんと作ってみようと思います。
プリンタは M3D の The Micro です。

…と、軽い気分で始めたのですが、いかんせんパーツが小さいため
レゴとシャフトがぴったり合うようにプリントするのはかなり苦労しました。

こんな感じで失敗作だらけ。
実際は形にすらならなかったものも多く、これの倍くらいのゴミが出ています。
LEGO_TAMIYA_FAILED.jpg

3Dモデル作成


モデルの作成にはAutodesk 123D Designを使いました。
フリーで使えて簡単なものを作るのであれば一通り機能が揃っています。
LEGO_TAMIYA_AUTODESK.jpg

部品本体は真ん中の棒状の部分です。

タミヤのシャフト挿しこみ部
画像右側の六角形の穴はシャフトの形状に合わせてあります。
穴は六角形ですが外側は八角形です。

レゴ側が十字型なので、八角形にしておくと側面が平面で繋がって
プリントの乱れを避けられます。
また、平面がつながるように太さも合わせておくと、
プリント中に自重でたわむのを避けられる上、
レゴの丸穴の部品にぴったり入るようになります。

レゴの差し込み部
奥の十字型がレゴ用です。
レゴのギヤなどの十字穴に差し込める形状にしています。

十字型はどうしてもプリント中に若干歪むため、
トライ&エラーで0.1mm単位で遊びを調整しています。

両端の正方形
両端の正方形はプリント中に部品を固定するために付けています。

と言うのも、今回の形状はプリンタの台に接する面積が極端に小さいため、
プリント中に部品が浮いて外れてプリントに失敗します。

両端に板状のものを付けることで部品が浮いても台から外れません。
と言うことに気付くまで5日ほどかかりました。

プリント


プリントソフトは M3D 標準のソフトです。
LEGO_TAMIYA_M3D.jpg
材料は ABS を使いました。

PLA は自重での歪みがどうしても無視できず、カッターで削ろうにも硬すぎて駄目。
一方、ABS だとプリント中に浮いてしまったり、生成物を縦置きにすると
グチャグチャに崩れたりとなかなか上手くいきません。

結局、両端の正方形でプリント中の浮きを抑えながら横置きにすることで
ABS で精度よくプリントすることに成功しました。

もしかしたらABSは水平方向に長く材料を使う形状に向いているのかもしれません。
ただし、冷えていく過程でたわんで台から剥がれてしまう点に配慮が必要です。
PLA はどんな形状でもそこそこの形までは行けそうですが
細部は崩れやすい、といった印象です。

完成


プリントが終わるとこんな感じです。
2.5 cm の棒を1個プリントするのに45分。
LEGO_TAMIYA_PRINTED.jpg

生成物の下に何やらモニャモニャした土台がありますが、
これは「ラフト」(いかだ)と呼ばれるものです。
台の上に土台の板をプリントして生成物を浮きにくくするものですが、
今回の場合はラフトと生成物の間は両端の正方形だけでくっついています。

ラフトごとプリンタから引っ剥がすとこうなります。
LEGO_TAMIYA_RAFT.jpg

両端の正方形をニッパーで切り取るとこの通り。
備長炭ではありません。
LEGO_TAMIYA_COMPLETE.jpg

ちゃんとレゴのギヤとタミヤのシャフトが繋がりました。
何度も調整を繰り返したお蔭でガタツキもなくぴったりです。
プリント後のやすり掛けなども特に無し。
LEGO_TAMIYA_CONNECT.jpg

動かしてみました。
若干軸がブレている気がしますが、まぁ使える範囲ではないでしょうか。

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  1. 2015/05/14(木) 00:10:16|
  2. 3Dプリンタ
  3. | コメント:0

3Dプリンター - M3D The Micro 開封の儀

Kickstarter で24時間に1億円の出資を集めたという
伝説の 3D プリンタが届きました。
M3D - The Micro

Kickstarter で申し込んだのがちょうど1年ほど前。
出荷予定日の11月を過ぎても完成する気配がなく、
なんだかんだで丸一年待ちとなりました。

こんな感じの素っ気ないダンボールで届きます。
右に写っているのはサイズ確認用の iPhone5 です。
箱がかなり小さいので何かの間違いかと思いました。
下は追加注文したフィラメント。
リールがかなり小さく、本体に内蔵できます。
TheMicro1.jpg



以前、3D Systems の Cube を一瞬だけ持っていたことがありますが、
Cube のカートリッジと比べると半分くらいのサイズのリールです。
本体の高さも半分くらいかもしれません。



箱から出すと恐ろしいまでの小ささです。
付属品はUSBケーブルとACアダプタのみ。
梱包材の隙間に裸で放り込まれていてなかなか荒々しい対応です。
TheMicro2.jpg

取説はオンラインなので説明はこんな紙切れが一枚入っているだけ。
「Connect, Click, Print!」だそうです。
マニュアルやソフトウェアはユーザポータルサイトでダウンロードできます。
TheMicro3.jpg

梱包時の固定用クリップも3Dプリンタで出力されていました。
どうでも良いですが、このパーツの3Dデータもユーザポータルサイトで手に入ります。
TheMicro4.jpg

ソフトウェアをインストールし、USBと電源を繋ぐとPCがプリンタを認識します。
・・・が、いきなり「The firmware on this printer is incompatible」
(このプリンタのファームウェアには対応してないよ)と言われて一瞬焦ります。
TheMicro5.jpg
ちゃんと最後まで読むと「Would you like to update now?」(アップデートしたい?)
ということらしいので迷わず "OK"。

ちゃんと認識すると正面のロゴが光ります。
かっこいい。
TheMicro9.jpg

マニュアルでは最初の設定画面にフィラメントの設定もあることになっていますが、
実際にはそんな選択肢はありません。
一旦、ダイアログを閉じてメインウインドウの「3D Ink」メニューから設定。
TheMicro6.jpg

フィラメントは外付けと内蔵の2種類のマウント方法を選べます。

どちらの場合も純正のフィラメントは梱包の都合で先端が曲がっているので、
曲がった部分を切り取っておく必要があります。
TheMicro7.jpg

まずは外付けの場合。
うっかり本体と同じ色のフィラメントで写真を撮ってしまったので分かりづらいですが、、、
extruder (プリントヘッド)の太いコードの手前に突き刺さっているのがフィラメントです。
穴に挿しこんでPC上でボタンを押せば勝手に吸い込まれます。
TheMicro8.jpg

外付けの場合、リールからほどけたフィラメントが広がって鬱陶しいです。
ユーザポータルサイトでリールホルダーの3Dデータをダウンロードできるので、
ホルダーをプリントアウトして本体に引っ掛けるようにすると良さそうです。

必要なオプションパーツは同梱せずにユーザが自分で作れるところが
いかにも3Dプリンタならではという感じ。
ただし、ホルダーのプリントアウトに4時間以上掛かるので今日は断念。


続いて、フィラメントを内蔵してみます。
この小さな筐体に内蔵するスペースなんかないだろうと思ったら
なんと、プリントベッド(床板)が外れます。
床下にフィラメントが入るのですが、そうすると制御回路は
一体どこに入っているのか謎は深まるばかり。
TheMicro10.jpg

これまた分かりにくいですが、写真の赤丸の位置にチューブが出ていて、
ここにフィラメントを挿しこんでいくとどんどん奥まで入ります。
どうやら extruder の電源ケーブルが中空になっていて、
その中をフィラメントが通る仕組みのようです。
TheMicro11.jpg

結局、チューブに入ったフィラメントは一度も外部に出てくることなく
extruder に供給されます。
この発想はちょっと凄い。

で、フィラメントのリールはこの通り、床下にすっぽり収まります。
純正のフィラメントではない場合、リールが大きすぎるはずなので、
フィラメントをリールから外して入れる必要があります。
とは言え、3D Systems Cube のようにカートリッジを
制限している訳ではないので、太ささえ合えばサードパーティーの
フィラメントでも使用可能です。
TheMicro12.jpg

という訳でお約束のマスターヨーダをプリントアウト。
元データの縦横半分でプリントしています。
3段階のプリント品質のうち真ん中にして、内部は中空の設定で2時間掛かりました。
TheMicro14.jpg

縮小したせいかさすがに耳や手元は荒れていますが、
背中などの局面は結構なめらかにできているように思います。

注目すべきはプリントベッドとの接着面が完全にくっついているところかと。
キャリブレーション無しでここまで密着するのはなかなか凄いのではないでしょうか。
3D Systems Cube の場合は結構頑張ってキャリブレーションしても
隙間が開いてしまってプリント中にプリント物が歪んでいました。

ただ、問題は密着しすぎていて剥がし方が分からずこんなことに。
TheMicro15.jpg

マスターヨーダ死す。

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  1. 2015/05/08(金) 00:24:57|
  2. 3Dプリンタ
  3. | コメント:13
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