ANNUAL REPORT 2024

４. 学生卒業制作・研究報告
４．学生卒業制作・研究報告
令和５年度

卒業制作・研究テーマ一覧（掲載ページ）

生産技術科
ギター自動演奏装置の製作 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
燃焼効率の良いロケットストーブの製作
普通旋盤の芯高基準台の製作
手動タップマシンの製作
サーボモータを用いた自動水栓の製作
ラジコン型ミニ相撲ロボットの製作（四輪駆動式）
ラジコン型ミニ相撲ロボットの製作（二輪駆動式）
簡易射出成型機（Easy Mold）用の金型製作
コンターマシン用の治具製作
鍛造による金属の変化について
作品展示ブースの再構築
自動焼き鳥機の改良
旋盤の作業台とチャック置きの製作
スターリングエンジンの製作
プレス金型（抜き型）の製作

35ページ

制御技術科
物体検知技術を用いたロボットアームの自動制御 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
Pythonを用いたドローンの自動操縦
全日本製造業コマ大戦の規約に基づくコマ製作技能検定 機械加工（旋盤作業）3級マニュアル作成
駐車場管理システムの製作
PLCとArduinoを用いたアミューズメント機器の制作
3Dプリンターを用いたデジタルお面の作成
PLCを用いたクレーンゲームの製作
Pico-EV・エコチャレンジ
PLCを用いた鉄道模型の製作
PLCを用いたクレーンゲームの制作技能検定 機械加工（フライス盤作業）3級マニュアル作成
FAシステムの製作
Pico-EV エコチャレンジ
CADとArduinoを使用したラジコンの制作
PLCを用いたゲーム製作
射的ゲーム機の製作
ロボットを用いた迷路脱出ゲームの製作
Arduinoリモコンカーの製作

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37ページ

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電子技術科
ESP32にによるスマートホームの製作 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
Pythonを用いてFLAPPY BIRDゲームを作る
Arduino Unoを用いた多機能メーターの製作
ESP32を使用した7セグ時計製作
Arduino Nanoを用いたLEDバーサライタの製作
JavaScriptを用いたWEBブラウザゲーム制作
機械学習による外観検査の自動化
ESP32C3による長いペンライトの製作
FM音源を用いた鍵盤の製作
日本語自習アンドロイドアプリの作成
Arduino Nanoを用いたLEDバーサライタの製作
ArduinoとESP32を用いた音付きラジコンカー
Java言語を用いたタイピングソフト
Raspberry Piを用いた抵抗値表示器の製作
ESP32を使用したプラレールの遠隔制御
ESP32を用いたラジコン戦車の製作
Pythonを使ったエレベータアニメーションの制作
スマートスピーカーの製作
AVRマイコンを用いた3Dプリンタマテリアル装置の製作
マイコンを使ったLEDキューブライトの製作
マイコンを使用したカメラ付きリモコンカー
ESP32を使った先生を探すプログラム作成
ESP32を用いたIoTウェアラブル機器の製作
Pythonを用いた顔認識出席確認システムの作成
Pythonを用いた在庫管理システム

38ページ

産業デザイン科
小学生（高学年）を対象としたアップサイクル教材の制作 ・・・・・・・・・・・・・・・・
飲食店を併設した書店の提案
タイ料理店のホームページ制作
ジェンダーレスリップの提案及びパッケージの制作
写真集の制作『推し活』に利用できるコミュニケーションツールとその広告の提案
ペットボトルをまとめて収納できるラックの製作
身近な毒草の絵本図鑑の制作
珈琲パッケージのデザイン
お風呂グッズの提案
付録付きムック本の制作
難民キャンプにおける簡易シェルターの提案
After Effectsを使用したキャラクター紹介動画の制作
葬儀費用削減を目的とした寝台車の提案
仕掛け絵本の制作「リメイクシート」の提案
更衣室に設置するベンチの製作
推し活グッズの提案
子育て世代向けの住宅の提案
災害時にも使える遊具の提案

39ページ

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便利で且つ苦がなく使えるコピックのケース制作
校舎内階段等の案内表示の提案
木製のスキー板の製作
抹茶製品パッケージのデザイン製作
絵で理解する文学作品集の制作
塗装実習室内に設置する作品展示用棚の製作
食育プロダクトの提案
大切な文房具を保護し持ち歩くペンケースの制作
日本酒ラベル及びＷＥＢ広告の制作
町の良さを知ってもらえる特産物販売店の提案
学生ロッカー前通路、壁面の改装
一人暮らしを華やかにするためのテーブルの提案

情報技術科
Android用用ボディメイク補助アプリの開発 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 40ページ
Android端末向けの睡眠アプリの開発
タイマー付き音楽プレイヤーの制作
Android用家計簿入りカレンダーの作成
小説が読めるアプリの作成
思い出保存アプリの制作
JavaScriptを使用したwebゲーム開発
ZABBIXの概要とビジネスにおけるサーバー監視の重要性の分析
ウェブサイト作成を通してJAVA、HTML、CSS、OS、JavaScriptの要点学習
アセンブリ言語を用いたOS制作
バイクでお出かけ用思い出保存アプリの制作
Python言語を利用したSNS作成
オーディオファイルのコーデック変換に関する研究
食事制限ダイエットアプリの開発
Androidアプリケーションの迷路アプリの作成
携帯端末を使用したプログラム勉強アプリケーションの開発
就職活動を手助けする単語帳機能付きWEBメモ帳の開発
Unityを使用したリズムゲームソフト制作
基本情報技術者試験対策アプリの制作
Android Studioで作成する大富豪アプリの開発
背景が変えられるスケジュールアプリの作成
文字入力練習スマホアプリの制作
基本情報取得に向けた用語学習アプリの開発
災害時の自身の安否確認送信システムの作成
TRPG用チャット式Windowsアプリの作成
料理レシピのWebアプリ
ファッションコーディネートアプリの開発
Java言語を用いた家計簿アプリの開発
SNSアプリの開発
Androidを用いたリバーシアプリの開発
AndroidStudioを用いた数字あてゲーム
Android Studioを使った心理戦ゲームアプリ開発Handicapを持っている人向けの双方向求人アプリケーション制作
食物アレルギー対応レシピ検索アプリの開発

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ギター自動演奏装置の製作

生 産 技 術 科
1

はじめに

齊 藤 凜

定方法を図2，測定結果を表1に示す．

自動演奏装置とは, 人間が直接には演奏に関与せず, 機械装置によって演奏される楽器の総称である.
自動的な演奏の起源は14世紀にさかのぼり, 現在もピアノを代表する数々の楽器で親しまれている．
本研究では，市販のギターを用いて，本来は人間の手で行われる曲の演奏を機械装置によって行わせるこ

図2 測定方法とを目的とし製作を行なった. 人間の演奏と比べて表1 測定結果も遜色ない演奏ができるかどうか, 評価することを目的とする.
2

題材にしたギター

ギターとは撥弦楽器の一種であり，大きく分けると電気を使うエレクトリックギター, 生音のアコースティックギターの2種類に分類することができる．
今回は，アコースティックギターの中で弦を押さえる力が比較的小さくて済む子供用のクラシックギターを選んだ. 図1にギターの全体図と主な仕様を示す．
メーカ：YAMAHA
型番 ：CS40J
全長 ：622mm
弦長 ：590mm
図1 使用したギターと主な仕様
3

演奏機構の検討

ギターはすべてネック(棹)とボディ(胴)から成り立っている. ネックからボディにかけて弦が張られ,はじくと振動がボディに伝わり共鳴し, サウンドホールから音が出るしくみである. 奏者はネック側の弦を指で押さえ, ボディ側の弦を素手（指）やピックで弾き演奏を行う. まず機構検討の前段階として，弦を指で押さえる力の測定と弦を弾く力の推定を行った. 押さえる力は以下の方法で測定した.測定するフレットを決めて, ネックの下にはかりを置く. できるだけすきまのないように調整した後, 人さし指を指板の上の弦に軽くおき, はじく. はじきながら徐々に指の押す力を強くしていき，音がはっきり出た時のはかりの数値を押す力として記録した. 測定個所は1フレットから9フレットで, 全ての弦で測った. また同じ実験をフレット上の弦ごとに3回繰り返した. 測表1は記録した測定結果の,フレット上の弦ごとに測定した3つの数値から最大値のみを抜き出してフレットごとの最大値m₁, 弦ごとの最大値m₂とともに表にまとめている. 黄色マーカーが塗られた数値がデータの最大値Mである. 実験の結果, 弦を押さえる力の最大値は0.277kgであることがわかった.
弦を弾く力の推定は，成人男性（体重70kgとする）の右手の重さが手の平の中心にかかると仮定し，手首から手の平の中心までの距離（手の長さの約1/3と仮定）, 右手の重さによって生じるモーメントで弦を弾くと考え，試算し, 4.3kgcmと仮定した．
手の長さの平均 18.34cm
右手の重さは体重の約1%0.7kg

弦を弾く力 0.7（kg）×18.34（cm）/3=4.3kgcm
弦を弾く機構はピックで弾く機構, 弦を押さえる機構は弦を垂直に押す機構をそれぞれ構想, 設計した. 弦を弾く, 押さえる動きに使用するアクチュエータは，両方の動作を同一の物で実現できるように考えていたため，小型の模型用のサーボモータを試すことにした. 押す機構にスライダークランク機構を採用し試作したところ順調に動作し, またサーボモータに直接ピックを取り付けテストすると, こちらも動きに問題はなかったため機構の動力源として採用することにした. 図3にサーボモータの仕様を示す.

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5

メーカ：Tower Pro
型番 ：SG92R
最大電源電圧：4.8V

評価テストと考察

演奏装置と人間の演奏で図8の譜面を演奏し，音声波形を取ったものを図9に示す．

最大トルク：2.5kgf・cm
図3 使用するサーボモータの仕様
試作テストの結果から，弦を押さえる機構は図4に図8 演奏用譜面示した機構を設計した．使用部品はサーボモータ付属のサーボホーン，アルミ材，SKロット棒である. ス
トロークは最大8.5㎜である．弦を弾く機構は, 図5に示した機構を1弦から3弦に取り付けた.

図9 装置(左)と人間(右)の音声波形
図9のデータは, レコーダーで録音後, 音声編集ソ
フトWavePadに出力したものである. 縦軸が音量
図4 弦を押える機構

図5 弦を弾く機構

サーボモータの制御には，視覚的にプログラムが作(dB), 横軸が時間(sec)となっている.
同じ音を弾いても音量や音のメリハリ(音の境界)に成でき，かつ多数のサーボモータが容易に制御できる大きく違いがみられ, 装置の制御プログラムや機構ものを選定した．マイコンボードとサーボモータドラにさらに工夫が必要であることがわかった.

イバーは，M5Stack core2とServo2で構成し，プログラこの結果を参考にして，弦の弾き方を考え直し，音ム作成はWindowsPCにプログラム作成ソフトUIFlowの数を増やすことで，当初の目標であった『風の通りをインストールしたものを使用した．弾く弦の数と弦道』(作曲/久石譲)のワンフレーズを演奏できるようを押さえる数は, 選曲した『風の通り道』(作曲/久に改良した演奏装置を図10に示す．

石譲)のワンフレーズを演奏することを考え，弦は1弦から3弦，押さえる音は当初5個（将来的には11個）とした．制御システムを図6に示す.

①サーボモータ②電源③M5Stack Core2④WindowsPC

図10改良した演奏装置
64

まとめ

図6 制御システム

自動演奏装置の製作を行い, 人間の演奏との比較完成した演奏装置

評価と曲のワンフレーズ演奏を行った. 今後は演奏完成した演奏装置を図 7 に示す.の幅を広げ, さらに比較, 検討を行う予定である.
7

参考文献

整体院カイル, “【体の部位の質量比】あなたの頭は何kg？？”. 公式サイト.
https://seitaiin-kaile.com/human-body-mass/ (参照 2024-2)
Cuty, “日本人の手の大きさの男女別平均！幅・長さ
図7 完成した演奏装置の正しい計測の仕方も解説”. 公式サイト.
https://cuty.jp/128350 (参照 2024-2)

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物体検知技術を用いたロボットアームの自動制御
制御技術科

丹野颯矢斗

1 はじめにこの研究テーマを選んだ理由は,制御技術科で二年間学んだ知識と,今までに習得した自分のスキルを掛け合わせ,新たな技術の開拓を目標としている.
そして,AI を用いた制御技術の理解,Python 言語の技術を磨くことを目的に,研究を行った.

図 2 各ごみの種類画像
4 ロボットアーム詳細,開開発環境について

2 ロボットアームについて
今回,研究に使用した 6軸ロボットアームの特徴は,自由度あることから,人間の腕の動きのように自由に動かせることが一番の特徴である.
そのことから,より複雑な場所にあるワークなども安定して掴めるため,今回のテーマに抜擢した.

表 1 ロボットアームスペック一覧
使用機器

アーム概要
Raspberry pi 4 (4G RAM)

重さ

1256g

Robotic arm control board

全長272mm動力

バスサーボ 15kg x5, 6kg x1

全高473mm

カメラ

HD camera

全幅135mm

電力12V 60w AC アダプター

操作

コントローラ,スマートフォン

制御系

表 2 開発環境一覧
使用機器

図 1 6自由度ロボットアームの例
3 プログラムについて
本プログラムは,カメラでワークを検知し,ワークに記されたごみをコンピュータ側が判別し,アームへ信号を送り,自動で分別を行うプログラムを作成した.
下記にごみの種類,プログラムの流れを記載し,図 2に各ごみの種類写真を掲載している.
【ごみの種類】
・その他のごみ(白)・リサイクルごみ(青)・有害ごみ(赤)・生ごみ(緑)【分別プログラムの流れ】① カメラでワークを検知,ごみの種類を判別② アームを移動③ ワークをアームでつかむ④ ごみの分別場所までアームを移動⑤ ワークをその位置に置く⑥ 初期位置へアームが戻る
上記の動作を自動で行うプログラムとなっている.

コンピュータ OS

Windows 10 64-bit

ハードウェア OS

Raspbian Buster with desktop

開発言語

Python (ver.3.17.7)
Open cv (ver.3.4.11.45)
Numpy(ver.1.26)

ライブラリPysimplegui pyserial
Open vino dev 2023 3.0
YOLO v5

5 おわりに
今回の研究を通して感じたことは大きく二つあり,1
つ目はプログラムの作成からデバッグまですべての作業を一人でやりきる過酷さ,次に,AI の深層学習の可能性を深く感じた.どちらとも今までの知識の復習,新たな学びの一歩となりとても収穫のある研究であった.
6 参考文献(1) YOLOv5を利用した学習と物体検出「 https:/qiita.com/shinya_sun_sun/items/61205f83ea4873c0993d 」(2022/07/29)(2) 【逆運動学】6自由度ロボットアームの解析解法「 https:/qiita.com/conny_brown_jp/items/4433ae9c70e8d60ec084」(2021/03/29)

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ESP32に よ る ス マ ー ト ホ ー ム の 製 作（10ptで１行空ける）

電 子 技 術 科
小 谷 野 太 一
（10ptで１行空ける）
ないためモータドライバ( DRV8835 )を使用した．
1 は じめに
3.6 RTC
マイコンへの組み込みや電子回路の作成といったRTC（リアルタイムクロック）にはDS1307を使用
複合的な作品を制作することにより，電子技術科でした．ボタン電池で稼働し，電源がオフになっても学んだ内容を形にしたいと思い，スマートホームを時間を正確に刻み続けることが可能である．
製作しようと考えた．
3.7 タッチパネル
タッチパネルにはili9341を使用した。プログラム
2 概要
によって文字の表示ができると同時に，触れた箇所
スマートホームとは，IoTやAIの技術を活用し，の操作や画像の表示などが可能である．
より快適な生活を実現する家のことである．スマー
トフォンやタブレットなどと様々な生活家電・住宅
4 外観
設備などのデバイスを結び付け住みやすくしている．
家の模型とタッチパネル用筐体の外観図を示す．
家の模型には工作用スチレンボードを使用し，タッ3 構成
チパネル用筐体は3Dプリンタを利用して制作した．
3.1 スマートホーム
製作したスマートホームは各センサから受け取ったデータをESP32内部で処理し，用意したウェブページ及びタッチパネルに状況を表示する．ウェブページは簡易的なものを自作し，URLにESP32のIPアドレスを直接入力することで接続している．タッチ
パネルと家模型の電源として3.7V出力のバッテリを接続し，家の模型では入力電源として太陽光パネルを使用している．
以下にブロック図を示す．それぞれの無線接続にはWi-Fiを使用している．
図2 制作模型の全体図

図1 ブロック図
3.2 ESP32
マイコンにはESP32を使用した．使用理由としてI/Oポートが多いことと，マイコン自身をWi-Fiを利用したアクセスポイントにすることができることが挙げられる．
3.3 温湿度センサ
温湿度センサにはAM2322を使用した．他の温湿度センサのプログラムによって動作することが確認でき，入力された数値をそのまま利用できる．
3.4 CO2ガ
ガスセ ンサCO2ガスセンサにはMG-812を使用した．入力された数値をプログラムによって計算し，データシートの結果に近似するようにしている．
3.5 DCモ
モー タ， モータ ドライ バ
DCモータにはRE-260RAを使用した．使用するマイコンでは直接DCモータを駆動させることができ

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図3 タッチパネル操作画面
5 ま とめ自作したWEBページから変数を操作する点やタッチパネルに文字やボタンを表示する点，ESP32同士の相互接続など多くのことで苦労した．タッチパネ
ルと基板を筐体に組み込み，体験できるように仕上げていきたいと考えている．
6 参 考文献・ESP32 で MicroPython その2 WiFiのアクセスポ
イントにしてスマホのブラウザで制御 – 砂町技研
https://krr910183393.wordpress.com/2021/03/06/esp32micropython-wifi/

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小学生（高学年）を対象としたアップサイクル教材の制作

1 はじめに近年．世界中にある社会課題を 2030 年までに解決しようと立てられた持続可能な開発目標“SDGｓ”が注目されている．ニュース番組や CM で取り上げられる事も多くなり．学校教育では．小学校から必修化されるようになった．これまで．SDGｓに関する授業を受けてきた自身の経験からは．インターネットや書籍を使用し．関連する用語や活動について調査する等知識的な面での学習が中心になっていると実感した．そこで．体験を通じて学習できるアップサイクル（廃棄予定のものを原形を変えずに価値を高めて再利用をする）工程をピックアップした体験型教材を制作する．
アップサイクル教材を使用する事で．SDGｓ達成にもつながり．従来知識習得に偏っていた学習に工作要素が追加され．より実践的になり．理解が深まると考えている．

産業デザイン科
・教材【図１】・アップサイクル作品【図２】葛川あかり

5 教材について大量廃棄が問題視されているビニール傘に焦点を当てた．環境問題の解決策を考えるのは難しいと感じる
人にも５つのステップで段階を踏みながら進み．今回のアップサイクルのプロセスを他でも応用できるようにした．また．オリジナルキャラクターを用いたり．
SDGｓの特徴でもある多様な色を取り入れ．親しみやすさと楽しさを表現し制作した．

2 目的
制作を通じて DTP 及び製本技術の向上を目指し．ものづくりの楽しさを発信する．アップサイクルを身近に感じてもらえるようにする．

【図１】アップサイクル教材「知ろう!楽しもう!アップサイクル」～ビニールかさは何に生まれ変わる?～

3 研究・制作手順(1)事前調査
・小学生を対象とした教材．アップサイクルに関連した本の調査．
・少人数ワークショップを実施し．小学生が環境問題やものづくりへ向ける興味の示し方を調査．
(2)制作【図２】ビニール傘を使用した小物入れ

6 おわりに・教材用のアップサイクル作品の制作．
・事前調査に基づいた教材の制作．
(3)ワークショップによる検証
・鎌倉市立第一小学校４年生の協力のもと．アップ
サイクルをテーマに授業を実施し．終了後使用教材の使いやすさや読みやすさ．今後もアップサイクルをしたいと思うか等についてのアンケートを実施した．
4 成果物

ターゲットとする層の反応を直接受け取り．読者の目線に寄り添いながら制作することの大切さを改めて強く実感した．引き続き．制作技術の向上を目指すとともに．ものづくりで年代関係なく人とつながり．
“楽しく”社会を考える機会を生み出していきたい．
7 参考文献(1) 「プラスチックモンスターをやっつけよう！きみが地球にできること」出版社：クレヨンハウス(2) ビニール傘 使い捨ての現実（https://www3.nhk.or.jp/news/special/miraiswitch/article/article25/）

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Android 用ボディメイク補助アプリの開発
情報技術科
1 はじめに授業で Android アプリ開発をしたが，更にデータベースとの連携を学びたいと思った．また，私にとって身近であるボディメイクを題材とすることで，予備調査に掛かる時間の短縮を図った．
2

アプリ開発の必要性について

波田野一樹

3.2 １日の栄養管理機能(1)1日の栄養摂取目標値設定
1日の栄養摂取目標値を設定することができる．
(2)1日の栄養管理機能
1 日に摂るべき栄養を登録された情報を基に表示する．数値とバーにより，その時点で摂取した栄養値が確認できる．

ボディメイクについて，一般的にトレーニングと食事が大きな要素となる．トレーニングでは，現状記録を取る際，紙媒体のノートを利用することが主流であるが，紙であるため長い種目名を記録するのが手間である．また，食事については，食事のたびに栄養計算が必要となる．そこで，今回，スマホで手軽に利用できるアプリを開発することにした．
3 システム概要
Android 用アプリケーションで，「トレーニングの補助機能」と「１日の栄養管理機能」の２つに大別することができる．機能は次の通りである．
3.1 トレーニング補助機能(1)トレーニング記録
トレーニングの記録を取ることができる．具体的には，種目名や重りの重さなどである．
(2)レストタイマー
トレーニング中の休憩時間を計測することができる．
(3) 種目別グラフ描画
ベンチプレスやスクワットなどの種目ごとの記録をグラフで表示する．

図 2 栄養値表示画面(3)各種測定
BMI，FFMI，推奨摂取目標値(カロリー)の算出を行うことができる．
4 データベース接続
データベースの接続には，Room を利用している．
Room は，データベースの管理に，3 つのクラスを利用する．また，使用にあたって非同期処理を必要とするため，ExecutorService を利用した．データベースに格納するトレーニング記録の例は次のとおりである．

図 3 トレーニングの記録例
5 おわりに当初予定していた全ての機能を実装できた．今後の課題は，体重管理などを行う機能の実装となる．
6 参考サイト
図 1 種目別グラフ描画画面

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・デベロッパー向け Android
https://developer.android.com/?hl=ja