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手のひらサイズペンプロッタ製作の軌跡

Maker Faire Tokyo 2019 でのプレゼンテーションで使用したスライドです。5年前から作り続けている手のひらサイズペンプロッタの概要と軌跡、ペンプロッタを作るモチベーションについて紹介しています。

Transcript

1. 手のひらサイズペンプロッタ 製作の軌跡 Maker Faire Tokyo 2019 2019 年 8 月 3 日 いしかわきょーすけ
2. 本プレゼンテーションの内容 1. 自己紹介 2. ペンプロッタの概要 3. ペンプロッタの軌跡 4. ペンプロッタを作るモチベーション
3. 1. 自己紹介 ・ 38 年前 SHARP MZ-80K2 で マイコン少年に 趣味でマイコンやメカと戯れる日々 ・テキスト日記ページ「陰気な男でいいですか」を運営 2016 年より同内容を Twitter でも配信中 (@qx5k_iskw) ・ 2014 年より Maker Faire に出展 - 2014 年にペンプロッタ製作をきっかけに   思い出参加で Maker Faire Tokyo 2014 に出展 - Maker Faire Tokyo 2016 より同じテーマで   毎年参加させて頂く
4. 2. ペンプロッタの概要 2-1. ペンプロッタとは 2-2. 手のひらサイズペンプロッタの概要 2-3. 自作直動機構の概要 2-4. 描画データの作成方法
5. 2-1. ペンプロッタとは ・ペンなどの器具を紙の上で動かして図を描く装置 - 高解像度の線画を効率よく描画できる - 複雑な線画では描画速度が遅くなる ・ペンプロッタという名前で想像するもの 業務として ... マイコン少年として ... Cloud Funding で ...
6. 2-2. 手のひらサイズペンプロッタの概要 ・ボールペンの替芯と自作の直動機構を組合せて紙の上に絵を描く - 紙を固定したテーブルを動かす、今年からテーブル固定方式も - ボールペン替芯は軽いためバネの力で紙に押しつける - Arduino Nano 互換ボード搭載の自作コントローラ基板を使用 テーブル前後移動 ( 自作直動機構 ) ボールペン左右移動 ( 自作直動機構 ) ボールペン上下移動 (RC サーボ + バネ or 自作直動機構 ) ボールペン替芯 コントローラ基板 (Arduino Nano 互換ボード )
7. 2-3. 自作直動機構の概要 ・ DC モータとスライド抵抗と⾧ネジを組合せて位置制御 - 通常はステッピングモータを使うが ... - 電源 ON ですぐに絶対位置が分かる - ALPS 製スライド抵抗とジュラコン四角スペーサを愛用
8. 2-4. 描画データの作成方法 ・描画するためにはペンの移動先を指定する座標データが必要 ① 幾何学模様の座標を Arduino コードで計算 ②SVG 画像から抽出した座標データを Arduino コードに埋込む ③ 自作の HP-GL ビューア PC アプリから描画コマンドを送信 ④ JPEG 画像から Python+OpenCV で HP-GL ファイルを生成 ① 計算で座標データを生成 ② SVG 画像から座標を抽出 HP-GL 出力 ③ PC 上の HP-GL ビューアからコマンド送信 ④ JPEG 画像から HP-GL ファイルを生成 → → → HP-GL ファイル → PC から 描画コマンド 送信 輪郭 抽出 2 値化 斜線化
9. 3. ペンプロッタの軌跡 3-1. 素材の変化 3-2. 固定方法の変化 3-3. 送りねじ駆動方法の変化 3-4. ペンプロッタの形の変化
10. 3-1. 素材の変化 ・夜中に加工するため、最初はユニバーサル基板を構造体として使用 - カッターで切断、ピンバイスでくり抜き、音を出さずに加工可能 ・ Fablab でレーザカッターを使えるようになりアクリル板に移行 - 1 台作るための期間が大幅に減少、但し厚みにばらつきがある ・ 2018 年からは MDF 板を使用 - 最初は安さから、使ってみたら厚みが均一で強度もそれなりに ユニバーサル基板    アクリル板     MDF 板
11. 3-2. 固定方法の変化 ・基板同士を垂直に固定するため、最初は L 字ジョイントを使用 - 値段が高くて沢山使えない、その後入手難に ・市販のキットなどで使われている、ネジとナットによる固定に移行 - レーザカッターのおかげで可能に、ネジ締めにコツが必要 ・ 2019 年からは M1.6 ネジと MDF 板へのネジ切りでの固定に - 2.5mm 厚の MDF 板と安価な中華 M1.6 ネジのおかげ L 字ジョイント    ネジとナット     M1.6 ネジ
12. 3-3. 送りねじ駆動方法の変化 ・モータと送りねじを接続するため、最初はダブルストッパーを使用 - カップリングのように軸ずれに対応できないが、小ささが魅力 ・ダブルストッパーから安価な中華ユニバーサルジョイントに移行 - 安価に異なる軸径のものを入手可能、 M4 送りねじで高速化 ・ 2019 年途中から調整不要な送りねじ直結型モータを使用 - ユニバーサルジョイントはイモネジの締め具合で動きが変わる ダブルストッパー ユニバーサルジョイント 送りねじ直結型モータ
13. 3-4. ペンプロッタの形の変化 ・主に小型、キューブ型、片持ち・紙固定などの妄想がドライブ 2014 2016 2017 2018 2019 高速化 小型 キューブ型 片持ち 紙固定 2017/7 ラックギヤ再投入 2016/9 ラックギヤ使用 2014/5 ユニバーサル 基板ペンプロッタ 2016/2 アクリル板使用 2016/5 キューブ 吊下げ型 2016/6 門型 2017/2 紙固定 ガントリー型 2017/3 門型を ベースに小型化 2018/3 MDF 板 初使用 2017/5 リニア ガイド片持ち型 2019/1MDF 板 紙固定片持ち型 2019/2 キューブ 紙固定片持ち型 2016/1 アクリル板試作機 2018/7MDF 板使用 本線
14. 4. ペンプロッタを作るモチベーション 4-1. 何故ペンプロッタなのか 4-2. 何を取り入れるか 4-3. どうやって手を動かし始めるか 4-4. 如何に作り続けるか
15. 4-1. 何故ペンプロッタなのか ・直動機構が動いている姿を見ると気持ちが良くなる - 多少の摩擦を気にせず自分の進みたい方向にまっすぐ進む    周りに迎合しがちな自分にとっての憧れ ・直動機構を手元で動かしたい欲求をペンプロッタで満たす - 貧弱な強度でも OK    市販のカッティングプロッタ替刃を流用 → ペン以上の圧が必要 - 安価な名刺用紙で気軽にデバッグ    携帯ハンダごて先で発泡スチロールを加工 → 金が融けていく - 安全・安心    安価な中華レーザモジュールの誘惑と日々格闘
16. 4-2. 何を取り入れるか ・同じものを作っていると面白く無くなってくる - ペンプロッタという枠の中に色々な要素を取り入れて変化させる ・自分の原動力はグッときたホンモノを自らの手で形にすること - かつて MZ-80K2 でゲームを作っていたのも、ゲームセンターや    他の機種で動いているゲームを自分の手元でも遊びたかったから ・ホンモノを沢山見て刺激を受け、妄想を膨らませる - 最近は工作機械や産業用ロボットの展示会に行くのがお気に入り - 同人誌も作りました   「展示会でホンモノを見るのは趣味の活動にも刺激になるよね」
17. 4-3. どうやって手を動かし始めるか ・自分に甘いので、つい手が止まりがち - イベントへの参加 → もっと短いサイクルで背中を押して欲しい - チームで活動 → 陰気な男なのでボッチ体質が染みついている ・ Fablab のレーザカッター予約が自分の背中を押してくれる - 自意識過剰なので予約のキャンセルだけは回避したい ・但し最近はチキンレースになりがち - 日曜夕方のレーザカッターを予約 → データ作成は土曜の夜から 最近は予約日当日になってからデータ作成を開始する時も - そもそも予約しないと前に進まない - 新たな背中押しの手法を模索する必要がありそう
18. 4-4. 如何に作り続けるか ・自分の好きなものは⾧く作り続けられる - ペンプロッタの前に小型の直動機構を作り始めたのは 2005 年 - 流行りものや他人の影響を受けて作るものは短命に終わりがち ・しかし自分の好きなものが何なのかを知ることは難しい - 色々なものを沢山作って自分に問いかける、グッとくるかどうか - ホンモノを見てグッときた衝動を力にして、すぐ形にしてみる - 沢山作るためには小さくて安価なものじゃないと続けられない ・しばらくは手のひらサイズペンプロッタを作り続ける予感 - まだまだ自分の理想の姿には程遠い - 小型、高速、キューブ、片持ち、紙固定、吊下げ ...
19. ご清聴ありがとうございました 数は力なり!