プロジェクト報告書

Project Report

提出日(Date)

2018/01/19

Fab da Vinci: カガクとアートをハックしよう!
Fab da Vinci: Let’s Hack Kagaku and Art!
1015114 久保めぐみ
1.

背景

Megumi Kubo

2.2.

目的

レーザーカッターや 3D プリンターの普及に伴い，Fab 文化が形成さ上記の課題を解決することと，コンテンツに必要な要件をれてきている．Fab 文化とは「自分たちの使うものを，生活者取り入れるため，以下の３つの分野に分かれて課題解決に自身がつくる文化」である．その実現を目指す場の一つと取り組もうと考えた．

して FabLab があり，日本には 16 か所，世界には 100 か国l

教育1000 か所以上に広がっている．Fab 文化の発展を目指し，

l

作品制作

昨年度 (2014～ 2016 年度)まで FabLab プロジェクトにおl

機材制作

いて「はこだてみらい館」に「FabLab Hakodateβ」の拠点を確保できた．我々はさらなる Fab 文化の発展のためには，この３つの分野から作品制作を進める上で，３つの班に分この拠点で活用できる新しい魅力的な Fab コンテンツ・カかれる必要があった．我々は「カガク班」「アート班」「ハリキュラムの構築が必要だと考えた．

ック班」の３班に分かれて活動に取り組んだ．それぞれの班で上記問題を解決するための具体策は以下の通りである．

2.

課題の設定と到達目標l

課題(5) をアート班が担当する．

l

課題(6) をハック班が担当する．

昨年度までの FabLab プロジェクトにおいて，以下の問題

l課題(7) をカガク班が担当する．

点がある．

l

また，それぞれの班の活動を通して課題(1)-(4) を解

2.1.

課題

(1)拠点は確保されたが，毎週金曜日の通常運営では 1 日決する．

当たり 4，5 人しか来ていない現状がある．
(2)来館者の中で FabLab の存在をあらかじめ知っていた人

よって本プロジェクトは，魅力的なコンテンツ・カリキュはほとんど存在しなかった．

ラムを制作することを目的として定めた．さらに，教育や(3)FabLab Hakodate β のメインとなるような作品またはものづくりの専門家からのフィードバックを通じて品質を機材が存在しない．

向上させる．最終的に，ワークショップやレシピ化を通し(4)制作物の表現の幅が狭い．て制作物を発信し，Fab 文化の発展を目指す．

(5)「Fab の特性」を活かしたものづくりが行われていない．
(6)特別な技術を必要とする．

3.

(7)物を作る際に必要な知識が利用者に不足している．

3.1.

課題解決のプロセス
カガク班

カガク班は学研「もののしくみ研究室」と連携し，コンこれらの問題点を解決するため制作するコンテンツやカリテンツ制作を進めた．学研「もののしくみ研究室」とは学キュラムには以下の要件が必要であると考えた．

研の教室で行われているロボットプログラミング講座で，l

既存作品の理解プログラミングとブロックの組み立てからもののしくみをl

Fab の特性の理解学ぶことを目的としている．小学校高学年から中学生を対l

表現の多様性の提示

象としており，3年間のプログラムとなっている．

この教材を分析した結果，次の問題点が上がった．一つ次に制作したのは円錐を横に引きのばした形である（図目は信号機や自動ドア，踏切などの身近なものがテーマと２）．この形によってカメレオンの背中の形を表現するこなっているが，機械系の教材に偏っていることである．二とができた．しかし色がうまく混色されないという問題点

つ目はプログラミングにおいて初心者である小学生には難があった．

しい概念があることである．そこからカガク班は光の混色をテーマとしたカメレオンの教材を制作しようと考えた．
また，プログラミングの難しさについては復習できるコンテンツを作ろうと考えた．

3.1.1. カメレオンを用いた光の混色を学ぶコンテ
ンツの制作
カメレオンの教材を制作するにあたり，小学校では習わない変数に特に着目した．カメレオンの舌先にカラーセンサーを取り付け，センサーが受け取った値によって赤，青，

図２

円錐を横に引きのばした形のパーツ

緑のLEDライトが光るようにした．学研のものの仕組み研究
室にはフルカラーLEDのパーツが存在しないため，汎用性をこの二つのパーツをもとに円錐と円錐を横に引き伸ばし考えて，それぞれの色が別々となっている既存のパーツをた形を組み合わせようと考えた（図３）．この形にするこ使用した．しかし既存のパーツを利用すると，混色していとでカメレオンらしい形状を表現でき，さらに色の混色がる様子が観察できないため，新たに混色させるためのパーうまく観察できるようになった．

ツが必要となった．混色パーツを制作するにあたり，３色が混ざっている様子を見ることができて，さらに，カメレオンの背中に設置しても違和感がないような形状にする必要があった．
最初に円錐型の背中のパーツを制作した（図１）．この形によって混色している様子を観察することができた．しかしカメレオンの背中に乗せると違和感があるため，改良が必要だった．

図３完成したカメレオンの背中のパーツ

3.1.2. 教材の制作
学研のテキストの分析を行ったところ，内容は順に「制作物の説明」，「簡単な制作やプログラム」，「制作物の発展」となっていた．我々はこれに則りカメレオンのテキス
トの構成を順に「光の混色の説明」，「混色の実験」，「カメレオンの制作」としてテキストを制作した．

図１

円錐型の背中のパーツ

3.2.

アート班

アート班は問題点を解決するにあたり，「Fab の特性」に着目した．Fab の特性の例として，例えば手作業では難しい加工ができる，複製が簡単にできるなどがある．特に我々

4)．描画できる正多角形の直径は大きい方から 10cm，8cm，は手作業では難しい加工ができるという点に着目し制作を6cm， 4cm となっている．自分の描きたいサイズの正多角行った．アート班は「『Fab の特性』を生かした作品制作を形の数字が交わる穴に点を打ち，定規で点をつなげること行う」ことを目的と定めた．そして製作するにあたり，以で描画することができる(図 5)．

下の制約を設けた．
l

はこだてみらい館でワークショップを行う予定であるので子供に親しみのあるものを制作する．

l

デジタル工作機器を使用する．

l「Fab の特性」を生かした制作をする．

3.2.1. 幾何学模様描画装置
一つ目の制作物．幾何学模様描画装置は歯車の組み合わせとペンの取り付ける位置によって多彩な幾何学模様を描画することができる．この装置は回転という動きの中から，幾何学模様が生まれるという特徴がある．また，幾何学模

図２

左上：プロトタイプ１号，文字をレーザーカッター

様描画装置はデータをもとに誰でも簡単に制作可能である．

で彫刻したもの．右上：小さいサイズのもの．左下：完成

歯車の歯数を変更してレーザーカッターで出力したものを版，文字を UV プリンターで作成したもの．右下：二つに使用することで様々な種類の幾何学模様を描画することが分割できるようにしたもの．

可能である．

3.2.3. Kinetic Light
Kinetic Light は，回転する幾何学模様に光をあてることで，天井や壁に模様が映るライトである (図 6，7)このKinetic Light は，様々な幾何学模様のプロペラを付け替えることで，多数の光の表現を自分で作ることができる．
逆回転する機構はステッピングモーターで一番下の歯車を回転させ，他の三つの歯車に動力を伝えることによってプロペラをそれぞれ逆回転させている．この機構は飛行機のプロペラに使われる二重反転プロペラという機構を参考に
図１

幾何学模様描画装置制作した．

3.2.2. 正多角形作図定規
正多角形作図定規は，正三角形から正八角形をそれぞれ４種類のサイズで描画することができる(図 3)．またペンを二本使うことで，円も描画可能である．使用した技術はIllustrator，レーザーカッター，UV プリンターである．
この正多角形作図定規は，綺麗な正多角形を素早くかつ容易に描画することができる．更にデータを調整することで，ほかの正多角形を書くための定規も制作可能である．例えば正多角形作図定規のサイズを小さくしたものや，ペンケースに入るように二つに分割して制作したものである(図図５ Kinetic Light を天井に映したもの

3.3.

ハック班

音程認識の段階においては Processing を用いて行う．パ

ハック班はものづくりにおいて，制作の補助をしてくれソコンのマイクから音を読み込む．その読み込んだ音を高るデジタル工作機器，通称「Fab 機材」に着目した．既存

速フーリエ変換という計算で周波数成分に分解する．周波の Fab 機材にはハード面とソフト面においてそれぞれ問題数成分を 1 秒間に 5 回の間隔で，1 行ずつテキストファイがある．ハード面においては加工可能な素材が限られておルに保存する．

り，加工方法が限られている．またソフト面においては出次に，先ほど保存したテキストファイルからオルゴール力するデータを自ら制作する必要があり，データの作成にのシリンダーの 3D モデルを作成する．テキストファイルのは専門知識を要する．これらの問題により初心者にとって数値から，シリンダーの弁（オルゴールの振動板を弾く突は Fab 機材を用いた物作りは難易度が高く，手をつけにく起）の座標情報に変換し，円柱に配置する．最後に完成しいを思われてしまう可能性がある．よってハック班は新たた 3D モデルを DXF ファイルとして保存し，STL 形式のファな Fab 機材を提案し，Fab 機材を活用したモノづくりの可イルに変換し，３D プリンターでシリンダーを出力する．

能性を広げることを目的と定めた．

Processing から STL 形式で保存することが現在ではできないため，一度 DXF ファイルを経由する必要がある．

3.3.1. 砂に描画する XY プロッター

最後にアクリル板で制作した枠組みや，3D プリンターでXY プロッターという紙にペンで描画できる機材が存在

出力した歯車等の土台にシリンダーを組み込むことで自分する．我々はこれを一部改造して，砂の上に絵や文字を書だけのオルゴールを制作することが可能である（図７）．

くことができる Fab 機材を制作した（図６）．出力先を紙から砂に変え，また，出力手段をペンから綿棒に変更した．
これにより砂への描画が可能となった．砂の上に描かれる
奇跡には紙に書いたものとは違う魅力がある．この機材を用いたアート作品の可能性も検討できた．

図７

ハミングオルゴールシステムを用いて制作したオルゴール

4.

今後の課題

今年度の本プロジェクトでは制作を主に行ってきた．し
図６

砂に描画する XY プロッター

かしこれらの制作したものが評価してもらうという機会が少なかった．今後評価をもらう機会を増やすために，FabLab3.3.2. ハミングオルゴールシステム

Hakodate に作品を設置し，来館者に評価を得たい．また，ハミングオルゴールシステムとは，パソコンに向かって鼻アート班の制作物の制作方法と必要なデータをデータ共有

歌を歌うだけで，その鼻歌の音程を元にオルゴールのシリサイト「instructables」に公開した．そして，このようなンダーの 3D モデルデータを自動で生成してくれるシステ

ものづくりの手助けとなることを行うことによって，Fabムである．専用の土台に組み込むことで自分だけのオルゴ文化を広めていきたいと考えている．

ールを作ることが可能である．ハミングオルゴールシステ

instructables の Fab da Vinci のページ URL:

ムは音程認識，シリンダー出力，土台への組み込みの３つ

https://www.instructables.com/member/Fab_da_Vinci/のプロセスに分かれている．