FIGROBOKOUBOU

はじめに、どんな条件で、何を使って、どんな人型ロボットを作るか、大まかな方針を決めました。
目標はフィギュア風ロボットなので、以下のような方針にしました。

• 費用は安く
• 造形には3Dプリンタまたはプリントサービスを使う
• 外見や雰囲気に拘る
• 静粛性に拘る
• バイオメタルを使う
• 制御にはArduinoを使う

費用は安く
何よりお金がないので、可能な限りお金を使わない方向で考えます。
自分の手間暇はタダと考えます。ただし、あくまでも余暇で使える時間の範囲内です。
そのため、時間のかかりすぎる作業は、お金をかけて解決することも考えます。

造形には3Dプリンタのプリントサービスを使う
基本的な造形は3Dプリンタまたはプリントサービスを利用します。
すべて手作りするのでは時間と精度に問題があり、結局、完成しない可能性も高いでしょう。
また、3Dプリンタを使ってみたい、という動機もあります。

以前、10万円程度の個人向けCNCフライス盤(3軸)を使っていたことがあります。素晴らしい精度で部品を作れるのですが、一度に1面の加工しかできないので、造形にかなり制限がありました。そのため、複雑な形状を作りたい今回は、3Dプリンタ以外を考慮しないことにします。（もっとも、米国では超小型の卓上5軸CNCミリングマシンが3300ドルで発売(URL)されているので、CNCマシンも3Dプリンタ並みに使いやすくなるかもしれません）

素材は、PLA樹脂と黄銅パイプを使うことにします。出力結果を手作業で修正することは想定内です。衝撃で壊れたり、一部が溶けて食い込む可能性はありますが、個人による製作自体が目的のオモチャなので、それでよしとします。

外見や雰囲気に拘る
これがもっとも重要かもしれません。
可能な限り、普通のフィギュアの外見とサイズに拘ってみます。ロボット的な性能と外見や雰囲気とが両立しない場合は、外見や雰囲気を優先させます。

当面は自立歩行を目指して設計しますが、難しければ、背後から支えるような形式になってもいいものとします。

静粛性に拘る
フィギュア風ロボットの雰囲気を大事にするため、静粛性の高いアクチュエータを選びます。

個人が作る二足歩行ロボット（人型ロボット）の多くは、アクチュエータとしてラジコン系サーボ使っているようです。安価で、サイズがそれなりに小さく、パワーがあり、制御しやすいアクチュエータです。

ただし、フィギュア風ロボットに使うにはいくつか問題があります。

その一つが静粛性です。サーボの中ではモータが高速で回転し、それをギヤで減速してパワーを出しています。そのため、どうしても「ジージー」といった独特の動作音がします。いかにもロボットといった外見であれば、それはむしろ雰囲気を出してくれるでしょう。しかし、それがたとえば美少女フィギュア風のロボットでは興ざめしてしまいます。（個人的な感覚の問題ですが）

また、小さいと言っても数センチ四方はあります。これを関節部分に組み込み、外見に拘ると、全体のサイズがどうしても大きくなってしまいます。

バイオメタルを使う
以上の条件を満足させるために、アクチュエータとして「バイオメタル」を使うことにします。
バイオメタルはトキ・コーポレーション（株）の製品です。
形状記憶合金の一種で、電流を流すと発熱して収縮し、電流を止めると冷えて元に戻ります。
アクチュエータとしては非常に小型軽量であり、その割に大きな力を出すことができます。

バイオメタルには、線状の「バイオメタル・ファイバー」（BMF）と、コイル状の「バイオメタル・ヘリックス」（BMX）があります。BMFは、力は大きいが、長さ変化が4%程度の範囲で使う必要があり、BMXは、力は小さいが50%の大きな運動を取り出せる、という特徴があります。

サイズに拘る立場からはBMXが好都合ですが、細かな制御がしたいのと、BMFでも設計次第で小さくできるであろうという見込みから、BMFを前提に設計することにします。

制御にはArduinoを使う
昔、電子工作をしていたときに使った経験とAVR ISPmkIIなどのツールもあるので、なんとなく、AVRマイコンの使用を考えていましたが、今なら素のAVRではなく、Arduinoのほうが魅力的なので、そちらを使ってみます。（Arduinoは内部分裂してもめているようなのが気がかりですが……）