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複数のArduinoで制御——色付きビー玉で「ドット絵」をフレーム内に自動形成するマシンを自作

色付きビー玉を自動的にフレーム内のレーンに投下してドット絵(ピクセルアート)を形成するマシンを、Arduino公式ブログが紹介した。

このマシンでは、ドット絵を形成する「ピクセル」として色付きビー玉を使用している。ディスプレイエリアには32本のレーンが縦に設置されており、32×32個(計1024個)のビー玉を配置して最大8色のドット絵を形成できる。

本体フレームの下には16個のホッパーが設置されており、ビー玉が色別に収納されている。本体の両脇に設置されたホイール機構で、フレーム上部のフィード機構までビー玉を持ち上げ、フィード機構がビー玉をフレーム内の各レーンに誘導する仕組みを搭載している。フレーム上部までビー玉を持ち上げる機構や色別仕分け機構など、全ての機構は複数のArduino Nano ESP32を使って制御している。

Marble Art Machine
Marble Art Machine Engineezy/YouTube

フィード機構の設計は、独立型デュアルエクストルーダー(IDEX)搭載3Dプリンターから着想を得ており、ステッピングモーター2個を使用してガイドがスライドする仕組みを採用している。スライドするガイドにより、それぞれのビー玉は配置されるべきエリアのレーンに投入されて、ドット絵を形成する。

ドット絵を形成した後は、自動的にリセットされて全てのビー玉は本体フレーム下部から排出される。センサーがビー玉の色を1個ずつ識別してホッパーに仕分け収納し、再び最初からドット絵を生成するというループが繰り返される。

当初、ビー玉の色分け機構は、ビー玉がセンサーの前を通過する際にセンサーで色を検出して出力する予定だったが、ビー玉を移動させる機構の動作速度を上げたところうまく動作しなくなったため、構造を変更してセンサーの前でビー玉がいったん留まるようにした。そして、ソレノイドによりビー玉をはじき飛ばしてリリースし、次のビー玉が入ってくる仕組みにしている。

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