LEGOとScratchで じゃんけんマシン


# はじめに
　『れごも』を手にいれ、LEGO Technicで何か作ろうと思ったのがきっかけで、モーターを2個使用するじゃんけんマシン（Ver.1）を作ることにした。
　その後、Scratchでプログラミングをしたいので、センサーボードの『NanoBoardAG』もモーターが2個使え、なおかつ外部入力にも使えるため、これを使用してじゃんけんマシン（Ver.2～5）を作製することにした。
　また、2022年9月に戸田市の地域交流センターで行われた『あいパル誕生日会』に展示したのは『Ver.2』である。

※『れごも』：スマートフォンでモーターを2個制御できるモジュール
※『NanoBoardAG』：Scratchを経由し制御できる拡張センサーボード
※『れごも』及び『NanoBoardAG』は『ちっちゃいものくらぶ』の製品

### 本体
LEGO Technic
 → 歯車等で動かすことが出来るTechnic Blockで作製

### 動力
ギア付モーター
 → LEGOの軸とギア付モーターはゴムチューブで接続されており、ゴムチューブがクラッチとなってモーターが回り過ぎても歯車等に負担が少ない

### インターフェイス
NanoBoardAG
 → 抵抗入力端子3個・モーター用出力端子2個 を使用
> ↓↓↓ 設定方法などはこちら↓↓↓
【Scratch】センサーボード「なのぼ～どAG」
https://studio.beatnix.co.jp/kids-it/kids-programming/scratch/nanoboard-ag-motor/

### スイッチ
誰でも作りやすい段ボールで作製

### プログラム言語
NanoboardAG用 Scratch 1.4 を使用

# 変遷

## じゃんけんマシン（Ver.1）
【仕様】
- 制御を『れごも』で行う
- 指関節動作は、輪ゴムによる伝達とリンク機構で行う
- 小指と薬指、中指と人差指は垂直に、親指は水平に動作する
- モーターは中央に配置

【難点】 
- スマートフォン制御なのでプログラミングが出来ない
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/3010655/30f8d9d6-bb8b-e9c1-aa9b-d3599413587f.png)

## じゃんけんマシン（Ver.2）
【仕様】
- 制御を『NanoBoardAG』で行う
- 指関節動作は、輪ゴムによる伝達とリンク機構で行う
- 小指と薬指、中指と人差指は垂直に動作する
- 親指は水平に動作する
- モーターは左右に配置

【難点】
- 小型だったので目立たなかった
- プーリーの位置があまく、ゴムベルトが外れやすい
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/3010655/9ea49cce-8ec2-27c8-7682-27e7e5caee8e.png)

## じゃんけんマシン（Ver.3)
【仕様】
- 全体を大きくした
- 指関節動作は歯車とリンク機構で行う
- 小指と薬指、中指と人差指は垂直に動作する
- 親指は水平に動作する
- モーター等の機構部は後部に配置

【難点】
- 指だけなので手とは見えがたい
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/3010655/2b4faac3-820d-27d6-6bb5-b80ea2eee7d7.png)
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/3010655/d0de7538-a590-b859-d7b6-6885076b50c5.png)

## じゃんけんマシン（Ver.4)
【仕様】
- 指関節動作は歯車とリンク機構で行う
- 各指(小指・薬指・中指・人差指）の長さは全て同じ
- 親指以外の指の開き方は出来るだけリアルにした
- 親指は水平に動作する
- モーターは後部の左右に設置(モーター部は外してある）

【難点】
- 指だけなので手とは見えがたい
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/3010655/edc8cc59-6a79-c9eb-d1a4-8705a6db6df6.png)

![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/3010655/35c485c9-3b0a-657a-f791-58a103c49d2f.png)

## じゃんけんマシン（Ver.5)最終
【仕様】
- 掌を追加（モーター等を掌に内蔵）した結果、手に見えるようになった
- 指の関節動作を全てリンク機構にした（親指は一部歯車機構を含む）
- すべての指の動作を出来るだけリアルにした
- 各指の長さは人間らしく調整した
- 指の関節が伸びた時の逆ぞり防止機構を設けた
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/3010655/e40c48c1-0432-2ad1-e28d-b7a4ab16d8f2.png)

# 手の平側
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/3010655/8155bec4-30d0-0a62-3a1b-ddfa31f514b7.png)

# 手の甲側
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/3010655/808c0f6c-77cd-95f9-5811-61f6a93aa1d5.png)

### 指のリンク機構（小指・薬指・中指・人差指）
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/3010655/75ce6022-15ad-62fe-47d1-d65937463e71.png)

### 親指のリンク機構
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/3010655/e145cc60-36d7-0c3b-fcdc-b86cbef58758.png)

## 段ボールスイッチ
- 内側に電極としてアルミテープを貼る
- 各配線はホチキス留め
- 外側をファイルカバーで保護
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/3010655/ee9da448-c278-2a42-075d-0c53a4ee8902.png)

## NanoBoardAG
- PCとUSB接続する
- 段ボールスイッチのグーは抵抗D・チョキは抵抗C・パーは抵抗Bに接続する
- 小指・薬指・親指用モーターはM1(モーターA) に接続する
- 中指・人差指用モーターはM2(モーターB）に接続する
- 段ボールスイッチの共通部分の線はGNDに接続する
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/3010655/bbe496ea-48f5-071f-d43a-d3f60b991862.png)

## プログラム
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/3010655/6bd1a449-863d-1320-1ff4-954453c9ddb7.png)

## 実際のプログラム
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/3010655/f9a2d554-0bac-61ef-e16d-15c3cd748a92.png)

## まとめ

- リンク機構を考えるのが大変だった
- Ver.4で友人に見せたところ、草にしか見えないと言われ落ち込んだ
- ブロックを頑丈に組むのが大変だった
- 歯車のギヤ比を合わせるのが難しかった
- Legoの1つのバージョンを作るのに約3週間ぐらいかかった
- 実際のプログラムを組むのに2か月かかった
- Ver.5のように掌を作ったところ、友人に手と一目でわかってもらえるようになった

以上のように苦労することが多かったが、完成してみると全てが吹き飛ぶほど良いものが出来た。
どこかで皆さんにお目に掛かれれば光栄である。