【鎌倉研修日記 vol.44】

岡も土山と同じく発表日を設定しているため、ファイナルプレゼンテーションを進めています。発表前最後の週ということで、予定よりも多く残ってしまった作業をなんとかこなしていく週となりました。

まずは以前失敗した筐体の作成を3Dプリンタにて行いました。筐体は上部と下部2つに別れているので2台のプリンタを使って1日に1個分の筐体を作りそれを3日間続け3個分の作りました。プリンタは初めて使うAnycubicという機種でフィラメントもあまり使ったことのないPLAという素材でしたが、いつも使っているABSよりも出力後の変形が少なくうまく形を出していきました。

#44_01

3Dプリントした筐体上部

最終的に3Dプリンタで出力した筐体の上部分です。先端が尖る様にモデリングし直して出力し、うまく形を出すことができました。この上部をプリントするのに約7時間、下部は約5時間かかります。これを全部で3台分作りました。

そして次に肝心のプログラムの作成です。人が近づくとひかるランプということで近づいたことを認識するためのセンサーに何を使うかプロジェクトの初期から悩みましたが、BLEを使ったビーコンから発せられる電波を利用し近接センサーの様に使うことになりました。これだとランプを使うのにタグを持っていないと使えないというデメリットがありますが、センサーの範囲内に留まった時にも反応してくれるというメリットがあり自分の計画にマッチするのでそれを使うことになりました。テストプログラムを作り問題なく動くことが確認できたのでそのまま使うことにしました。タグからの信号によってランプの色を変えることのできる機能も追加しようと試みましたが、動作が安定しなかったため今回の導入は見送りました。

#44_02

BLEを使用した近接センサーのテスト

以前作成したESP32搭載の基板にBLEビーコンのプログラムを書き込み、タグとしてBLEによる信号を送信する様にしました。そしてランプの基板はその信号の強さを測るプログラム有しているのでタグがどれくらいの距離にいるのか測ることができます。その仕組みを利用して人が近づいたらランプを光らせ、遠く離れたらランプを消すという仕組みを作り上げました。他のセンサーなどだとその場に止まっている人間の判別が難しかったのですが、この仕組みを利用すればそれも感知できるのでこの仕組みを採用しました。

そしてもう一つ付け足したい機能として複数のランプがネットワークを構成し連携するという機能でした。これはメッシュネットワークという機能を使用することで、インターネットに介さずに近接した機器同士が連携するという仕組みを持たせることにしました。しかし、この機能はテスト段階ではうまくいったのですが実装段階でうまくいかなかったので、プレゼンに間に合わせることは諦め後日実装することに決めました。

#44_03

メッシュネットワークのテスト

左の2個のライトが繋がっているESP32と右の2個のライトが繋がっているESP32DEVボードをメッシュネットワークで繋げるテストをしています。光量センサーが暗さを検知すると左のライトを消し、それ同時にWiFi経由でメッセージが飛ぶ仕組みになっていて、そのメッセージを受け取った右側のマイコンは自分と繋がっているライトの色を変更するという様になっています。テストではうまくいきましたが本番の環境ではメッセージが飛ばず一旦このプログラムの搭載を見送ることになりました。またここで使用しているメッシュネットワークはArduinoのライブラリであるPainlessMeshを使用しています。

#44_04

ワイヤレス給電システムの設置

ランプはワイヤレス給電の仕組みを備えています。市販のモジュールなので特に自分で開発した部分はありませんが、そういったものも組み合わせて便利になる様に工夫しました。受電側は筐体内に格納されリチウムイオンバッテリーに繋がっていて、給電側はランプの土台の中に埋め込まれています。土台はレーザーカッター で作成しました。

bst

筐体内でのパーツ配置

準備が整い組み立てを行ったところです。内部にパーツがきっちり収まる様に工夫したのでしっかりと収まっています。例えばこいコイルと基板がきっちり別れる様に仕切り板を入れ、基板は固定される様にネジ穴とそのネジを止めるための柱を下の筐体から伸ばしています。そしてサブ基板を3枚内部で固定するためにホルダーも制作しました。ホルダーはあまり時間をかけずに簡単に作ったのですが、想像以上に効果的で今回制作したものの中でも思いがけず一番のお気に入りとなりました。

mde

mde組み立て後(裏側)組み立て後(裏側)

組み立てた後の形です。電源スイッチが付いています。筐体の上に爪が付いていて下の穴開けておいた穴に引っかかって止まる様になっています。

dav

組み立て後(表側)

組み立てた後の形の表側です。丸っこい形が見て取れる形にできました。筐体の上は透明のフィラメントで印刷し、下は白のフィラメントで印刷したのですが、本物の栗のツートンカラーのバランスを再現できたと思うので満足しています。

#44_08

最終テスト

完全に組み合わさった状態で最終テストを行いました。はじめ光量センサーが悪さをしてうまく光らなかったのですが、調整を行いBLEビーコンタグによってライトを点けたり消したりすることができました。

完全ではありませんが、とりあえずランプを構成するのに最低限必要なものが揃ったので組み立てていきました。組み立ての際には中のパーツを固定するためのパーツを制作したりして決して大きくない筐体の中に綺麗に収納できる様に工夫をしました。そして発表前日の深夜になんとか発表用の撮影をできる状態にすることができました。従来の予定が押してしまったこととプログラムの不具合がいくつかあったことで終了までこぎつけられるかどうかかなり焦りましたが無事に発表できそうです。

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