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micro:bit Lab.【マイクロビット】

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micro:bitでLEGO三輪バイクを自在に操る
11-3

LEGO三輪バイクを操縦する

2019-11-192019-11-20

micro:bitを使ったプログラミングで、前進・後進・左右への旋回などの走行が可能なLEGO三輪バイク(トライク)です。本記事では、LEGO三輪バイク(トライク)の仕組みと組み立て方法を紹介します。

LEGO三輪バイク(トライク)の仕組み

LEGOテクニック(Technic)ブロック

LEGO三輪バイク(トライク)は、LEGOブロックを使って組み立てます。一般的な基本ブロックとは異なり、よりメカニカルなモデルを作ることができる「テクニック(Technic)」と呼ばれるブロックを主に使用します。ブロックの総数は、およそ250個です。

図1.完成したLEGO三輪バイク(トライク)
図1.完成したLEGO三輪バイク(トライク)

programmable building block servo/motor(Geekservo)

LEGO三輪バイク(トライク)を走行させるために、LEGOに接続可能な2種類のモーター(Geekservo)を使います。この2種類のモーターは、色が違うだけでなく、それぞれ動作が異なります。赤(Red motor)は、DCモーターのように電圧を加えることで、出力軸が回転し続けるモーターです。加える電圧の向きによって、出力軸の回転方向が異なります。グレー(Gray servo)は、可動範囲が0度~270度のサーボモーターです。角度を指定することで、出力軸を指定角度まで回転してその位置を保持します。なお、Geekservoは「11-2.Super:bitに接続できる2種類のモーター」で詳しく紹介しています。

図2.programmable building block servo/motor(Geekservo)
図2.programmable building block servo/motor(Geekservo)

後輪の駆動

後輪の駆動に、DCモーターである赤(Red motor)を使用します。赤(Red motor)の出力は、ディファレンシャルギアに接続され、後輪を駆動します。赤(Red motor)を正転・逆転することによって、三輪バイク(トライク)を前進・後進させます。

図3.赤(Red motor)
図3.赤(Red motor)

ディファレンシャルギアを搭載することで、旋回時の内輪差を吸収し、スムーズに走行します。

図4.ディファレンシャルギア
図4.ディファレンシャルギア

前輪の操舵

前輪の操舵に、サーボモーターであるグレー(Gray servo)を使用します。グレー(Gray servo)の出力は、そのまま前輪へ伝えられます。グレー(Gray servo)の動作角度が、前輪の操舵角となります。また、ハンドルも一緒に動くギミック付きです。

図5.グレー(Gray servo)
図5.グレー(Gray servo)

モーターの制御

赤(Red motor)とグレー(Gray servo)の駆動は、micro:bitの拡張ボードである「Super:bit expansion board」で行います。Super:bit expansion boardは、LEGOと接続可能な拡張ボードで、LEGO三輪バイク(トライク)のシャーシに取り付けています。なお、Super:bit expansion boardは「付録3-14.Super:bit expansion board」で詳しく紹介しています。

図6.Super:bit expansion board
図6.Super:bit expansion board

また、留め具となっているブロックを緩めることで、拡張ボードへ容易にアクセスできます。

図7.拡張ボードへのアクセス
図7.拡張ボードへのアクセス

プログラミング

赤(Red motor)とグレー(Gray servo)を、micro:bitのプログラムで制御することによって、LEGO三輪バイク(トライク)を前後左右へ走行させることができます。また、別のmicro:bitを用意すると、無線機能によってラジコン化することができます。

LEGO三輪バイク(トライク)の組み立て

組み立ては、LEGO三輪バイク(トライク)を、いくつかのパートに分割して行い、最終工程で組み合わせて完成させます。組み立てるパートは次の通りです。各パートの組み立てに必要なLEGOパーツは、各パートのページ内で紹介しています。

各パートを組み立てたら、それらを組み合わせていきます。

以下は、各パートの完成図です。

ステアリング機構(サーボモーター)

図8.ステアリング機構(サーボモーター)
図8.ステアリング機構(サーボモーター)

前輪

図9.前輪
図9.前輪

シート

図10.シート
図10.シート

ハンドル

図11.ハンドル
図11.ハンドル

フロントマスク

図12.フロントマスク
図12.フロントマスク

エンジン(DCモーター)

図13.エンジン(DCモーター)
図13.エンジン(DCモーター)

リアフェンダー(左側)

図14.リアフェンダー(左側)
図14.リアフェンダー(左側)

リアフェンダー(右側)

図15.リアフェンダー(右側)
図15.リアフェンダー(右側)

ディファレンシャルギア

図16.ディファレンシャルギア
図16.ディファレンシャルギア

シャーシ

図17.シャーシ
図17.シャーシ

各パートを組み合わせて仕上げます。

組み立て(後部)

図18.組み立て(後部)
図18.組み立て(後部)

組み立て(前部)

図19.組み立て(前部)
図19.組み立て(前部)

組み立て(完成)

図20.組み立て(完成)
図20.組み立て(完成)

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