リアルアバター くまりん

© CC BY 4+ visibility1674
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病気等々で身体が動けない時に、代わり動かすためのボディとしてロボット:リアルバターを作ってみました
部屋の大きさ問題も考慮して、人サイズではなく、大きいサイズのクマのぬいぐるみを動かすことにしました

動画
開発素材

デバイス

システム構成
system image

頭と腕の動きの連動方法(リアルタイム操作:三点トラッキング)

  1. 頭部、両腕に取り付けたセンサにより、傾きをカルマンフィルタを用いて二軸分の予測値を計算する。
  • 頭部:ヘッドフォンにAtom Marixを取り付ける
  • 右腕、左腕:腕時計にAtom Marixを取り付ける
  1. 取得した値をESP-Now経由で、くまりん本体に取り付けたM5Stackに送信する。
  2. 受信した傾きに応じて、各関節に仕込まれたメカノイドのサーボモータの角度を動かす。

頭と腕の動きの連動方法(事前登録した動作の再生)

  1. 事前にくまりん本体に取り付けたM5Stackに、「おじぎ」や「バイバイ」などのモーションを登録しておく。
  2. 別のM5Stackのボタン操作により、再生するモーションをESP-Now経由でシグナルを送信する。
  3. 受信したシグナルに応じて、登録したモーションを再生して、サーボモータを動かす。

移動方法

  1. Wiiのヌンチャクのスティック操作した内容を、I2C通信でATOM Liteに送信する。
  2. 受信した値をESP-Now経由で、くまりん本体に取り付けたATOM Liteに送信する。
  3. 受信した傾きに応じて、脚部のタイヤに接続されたDCモータを回転させて移動する。

会話機能

  1. ATOM Camをスマートフォンで見れるようにインストールする。
  2. インストールしたアプリを使って、カメラの映像と音声をやり取りして会話する。

※ATOM Camは、ナイトビジョンの機能が実装されているので、そのままでも暗いところでも撮像可能。

サーボモータの制御方法:くまりん本体に取り付けたM5Stackの処理

受信した傾きの角度に即移動する事はしていません。

保存されたロール・ピッチの角度情報と、現在の角度情報を比較する

  • ほぼ同じ場合(近似値は同一値とみなす)は、現状の角度を維持する。
  • 異なる場合は、保存された値に近づくように、現状の角度を変更する。

この時、一気に同一の値にするのでなく、小さな角度を加減算して値に近づける。 こうすることで、急な角度変更は行われずに、人の動きに近い感じで動作して見えるようにしています。

ストーリー

概要

病気等々で身体が動けない時に、代わり動かすためのボディとしてロボット:リアルバターを作ってみる。

部屋の大きさ問題も考慮して、人サイズではなく、大型のクマのぬいぐるみを動かすことにしました。

操作については、頭部・両腕にセンサを取り付けて、人の動作をロボットがなぞって操作するマスタースレーブ制御で行います。

具体的には、VRの3点トラッキングで行います。

操作方法

  • 頭と腕に取り付けたATOM Matrixでカルマンフィルタを用いて傾きを検知し、ロボットの腕と頭部を動かす。(フルコントロール)
  • 左手に持ったM5Stackのボタン操作にて、予め登録しておいたモーションを実行する。(オートコントロール)
  • 右手に持ったWiiヌンチャクのスティック操作で、脚部のDCモータを動かして移動する。
  • 会話については、ATOM Camを使用して、映像・音声をスマートフォンを介して行う。

構造

  • 内部構造: Omnibot Meccanoid(メカノイド)のパーツ
  • DCモータやサーボモータ: Omnibot Meccanoid(メカノイド)のDCモータとサーボモータ
  • 外装: 大型サイズのくまのぬいぐるみ (胴体と足の部分からは綿を抜いてあり、手と頭部についてそのまま綿が入っている)
  • 胴体: プチプチシートを巻き付けてある (持ち上げた際に回路の保護と柔らかい感触にすることが目的)

気を付けた事

 人とぶつかった時に、なるべく痛みが少なくなるようにしています。

 具体的には、

  ・ぬいぐるみの綿

  ・プチプチシート

  ・必要以上に固定しない作り

 です。

 子供が接する事を考慮してなのか、メカノイドのパーツは剛性・柔軟性を備えた樹脂で出来ていますので、必要以上にネジで固定しないようにしました。

 これにより、外部から加わった衝撃を逃がせる構造になって緩和できないか?と思っています。


Overview

When you can't move due to illness, try making a robot: Real Butter as a body to move instead.

Considering the size of the room, I decided to move a large teddy bear instead of a human size.

The operation is performed by master-slave control, in which sensors are attached to the head and both arms and the robot traces the movement of a person.

Specifically, it is done by VR 3-point tracking.

Method of operation

  • The ATOM Matrix attached to the head and arms detects the tilt using a Kalman filter and moves the robot's arms and head. (Full control)
  • Execute the motion registered in advance by operating the button of M5Stack held in the left hand. (Auto control)
  • By operating the Wii Nunchaku stick in your right hand, you can move the DC motor on the leg.
  • For conversations, ATOM Cam is used to conduct video and audio via smartphones.

Construction

  • Internal structure: Omnibot Meccanoid (mechanoid) parts
  • DC motors and servo motors: Omnibot Meccanoid DC motors and servo motors
  • Exterior: Large sized teddy bear (cotton is removed from the torso and legs, and cotton is still contained in the hands and head)
  • Fuselage: A bubble wrap sheet is wrapped around it (the purpose is to protect the circuit and give it a soft feel when lifted).

Things to watch out for

When hitting a person, I try to reduce the pain as much as possible.

Specifically, we did the following.

・ Plush cotton

・ Bubble wrap sheet

・ Making it not fixed more than necessary

The mechanoid parts are made of rigid and flexible resin, probably because they are in contact with children, so I tried not to fix them with screws more than necessary.

Is it possible to mitigate this by creating a structure that allows the impact applied from the outside to escape? I think.

メンバー

くまりん

  • user
    あるば~と @albertlabo
    • クリエータ

関連イベント
  • event ヒーローズ・リーグ オンライン20202020-09-07 開催
  • event HLオンライン オレトク賞オンライン決勝2020-11-28 開催
  • event HLオンライン2020 決勝2020-12-12 開催
  • event M5Stackハッカソン2020-09-19 開催
  • event NT金沢2023:出展作品(一部|非公式だよ)2023-06-17 開催
user
ばんの @tomoki_banno

くまりんパワーアップしてる!
(え、本体出てしまってよかったの?笑)
結構正確にトラッキングしていてすごい。
動画後編、、くまりんがキャタピラで移動しているよ。
暗闇にいくとナイトビジョンに切り替わるカメラなど、無駄(語弊)に高度な実装が素晴らしい。

user
rita @rita1118

見た目が圧倒的可愛さ。ずるい!
触り心地が気になります。。。

user
TakashiJona @takashijona

3点だけのトラッキングを、人間とは関節の動きが違うロボットで同じように動かすには腕を上げ下げする動きだけでも、2つの軸のサーボをそれっぽく制御しないと同じようには動かないのに、ラジオ体操までしちゃうとは驚きです♪


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  • event ヒボたん ver.4 〜 移動式植物栽培ロボット 〜
  • event ドッキング!アトムチャン M(DK-Atom Chan M)
  • event プライベート
  • event 歯を磨かないと、アラームが止まらないヨ「二度寝防止システム」

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