本サイトでは様々な環境で気軽に本格的なロボット教育を行ってもらうべく、独自のロボット教材を開発しました。
現在、一般販売へ向けて準備をしております。
本Webページではβ版の先行体験をしていただく方向けに公開している資料になっております。
一般の方は販売をお待ちください。
前回はこちらです
1 この章の目的
この章では、PoliviaBot UMEを自分の手で組み立てることを通して、ロボットがどのような技術の積み重ねで作られているのかを体験的に学びます。
単に「部品を取り付ける」だけではなく、
- なぜこの形状なのか
- なぜこの部品配置なのか
- なぜはんだ付けが必要なのか
といった、設計者の視点を意識しながら製作を進めていきます。
この章のゴールは、「組み立てられる」から「設計の意図が読める」へステップアップすることです。
2 PoliviaBot UMEに使われている技術
PoliviaBot UMEは、複数のデジタルものづくり技術が組み合わさって作られています。
| 技術 | 使用ツール | 役割 |
| 電子回路設計 | KiCad | PCB基板の回路図・配線設計 |
| はんだ付け | 手作業 | コネクタ・電子部品の実装 |
| 3D設計 | Fusion 360 | 車輪・フレーム部品のモデリング |
| 3Dプリント | FDM方式 | 樹脂パーツの製作 |
| 組み立て | 工具一式 | 機構として完成させる |
このロボットは、デジタル設計とアナログ作業の両方を体験できる教材として設計されています。
3 全体構造を観察しよう
組み立てを始める前に、まず完成形を観察します。
観察ポイント
- 車輪はどのような形をしているか
- PCB基板にはどのような部品がついているか
- センサやコネクタはどの方向を向いているか
- ネジやスペーサはどの役割を持っているか
ミニ課題
なぜ車輪は単なる円ではなく、リブ（溝）やスポーク構造になっていると思いますか？
考えた理由をノートに記録してください。
4 3Dプリンタ部品の役割と設計思想
PoliviaBot UMEの車輪やフレームの一部は、3Dプリンタによって製作されています。
なぜ3Dプリンタを使うのか
- 複雑な形状を簡単に作れる
- 設計変更がすぐに反映できる
- 軽量化と強度の両立ができる
Fusion 360による設計
これらの部品は、3D CADソフト Fusion 360 を使って設計が可能です。
Fusion360については以下の学習コースで詳しく解説しています。
https://sakigake-robo.com/category/mecha/mecha-cad/fusion360/
設計時に考慮されているポイント
- モータ軸とのはめ合い精度
- ネジ穴の強度
- 積層方向と割れにくさ
- 回転バランス
ミニ課題
3Dプリンタは樹脂を少しずつ積み重ねながら形を作ってゆきます。
この積み重ねる方向が変わると、どのような強度の違いが出るか考えてみましょう。
5 PCB基板と回路設計の考え方
PoliviaBot UMEの土台となる基板は、KiCadを使って設計されています。
KiCADについては以下のコースにて紹介しております。
https://sakigake-robo.com/category/circuit/ele-cad/kicad/
PCBの役割
PCB（Printed Circuit Board）は、
- 電気を正しく流す
- 部品を正しい位置に固定する
- ノイズや誤動作を防ぐ
という3つの重要な役割を持っています。
観察ポイント
- 電源ラインは太くなっているか
- モータ周辺の配線はどうなっているか
- GND（グランド）はどのようにつながっているか
ミニ課題
なぜ電源ラインは信号ラインより太く設計されていると思いますか？
6 はんだ付けの基礎と安全
PoliviaBot UMEでは、 コネクタ類や一部電子部品を自分ではんだ付けして完成させます。
はんだ付けの目的
- 電気的に確実につなぐ
- 機械的に外れないよう固定する
使用工具
- はんだごて
- はんだ（鉛フリー推奨）
- ピンセット
- ニッパ
- クリーニングスポンジ
安全上の注意
- はんだごての先端は300℃以上になります
- 作業中は必ずスタンドを使用する
- 換気を行う
- 作業後は手を洗う
7 正しいはんだ付けの手順
- 部品を基板に差し込む（背の低い部品から行うと楽です）
- 裏面からピンを軽く曲げて仮固定
- こて先をパッドとリード線の両方に当てる
- はんだを流し込む
- こてを外す
これを繰り返します。
良いはんだの状態
- 表面がなめらか
- 火山型の形状
- ピンとパッドの境界が見える
悪い例
- だま状になっている
- 白く濁っている
- パッドから浮いている
8 組み立て手順（実習）
ステップ1：PCB基板の準備
- コネクタ類をはんだ付け
- モータとパッテリーの配線
- 目視検査
ステップ2：3Dプリンタ部品の確認
- 積層の欠けや割れがないか確認
- モータの取り付け
- タイヤの取り付け
- キャスターの取り付け
ステップ3：フレーム組み立て
- 基板にスペーサーを固定
- 上部基板と歌舞伎版を接続
ステップ4：マイコン、センサーの取り付け
- マイコンの取り付け
- 超音波センサの取り付け
- LCDの取り付け
9 動作前チェックリスト
- はんだブリッジがないか
- コネクタの向きが正しいか
- ネジの締め忘れがないか
- モータがスムーズに回るか
次回はいよいよこのロボットに頭脳を入れてゆきます。
次回はこちら
Follow me!
