組み込みAndroidな元気人を探せ！(3) ―― 音声認識ロボット「ドロンくん」を作ってみた

●ドロンくんを製作開始，まずは足回りから

　筆者も電子部品を購入して，いざ製作開始！^注5

注5：主要な電子部品は秋葉原の秋月電子通商で手に入る．もちろんネット通販でも購入できる．

　足回りは，模型用のDCモータ2個で動くものなら何でもよいのですが，今回はモータやギア，シャーシなどの足回りについては，筆者の押し入れで眠っていたブルドーザの基本キットのものを使用しました（写真4）．

写真4　タミヤ模型の「楽しい工作シリーズ　ショベルドーザ基本工作セット」の足回りを使ってみた

　ちなみに，今岡さんが2009年11月に作成した資料「Androidデバイスを搭載した2輪独立駆動ロボット」に載っている初期のドロンくんの写真から，足回りを安価にすませるためのアイディアを見ることができます．

●DTMFデコーダ部の回路製作と確認

　足回りができたので，次は電子回路の製作です．まずはDTMFのデコーダ部を，ブレッド・ボードに組みました（写真5）．

写真5　ブレッド・ボードにDTMFデコーダ部を実装した

　秋月電子の150円ブレッドボードにDTMFデコーダIC（CM8870）を載せて，3.58MHzセラミック発振子を取り付け，後は，音声入力廻りなどのC（コンデンサ）とR（抵抗）を取り付けるだけで，DTMFデコーダ部が完成します（回路図は写真3を参照のこと）．音声入力のコネクタは，100円ショップで買ってきたステレオ・イヤホンの線とプラグ（3極ステレオ・ミニジャック）を流用し，Androidのイヤホン・ジャックから直接信号を取り出して，基板の音声入力に接続しました^注6．

注6：なお今回は，Android端末として「HTC EVO WiMAX ISW11HT」を使用した．Androidのイヤホン・ジャックは機種によって異なるので，工夫が必要な場合もある．

　DTMFデコーダのテストは，Androidの代わりにパソコン用のDTMF信号生成ソフトウェア^注7を使って音を出し，テストをしました．多少の不具合^注8はありましたが，無事動作しました．

注7：使用したDTMF信号生成ソフトウェアは，「ソフトウェアDTMFコントローラ」である．

注8：秋月電子でCM8870PIを購入すると，おまけの3.58MHzセラミック発振子が付いてくる．CM8870PIのデータシートを見ると水晶発振子の使用が推奨されているが，今回はこのセラミック発振子を使用した．しかし，電源を入れても発振せず，別のセラミック発振子に交換したところ動作した．本来5Vの回路を，電池2個の3Vで動作させていることもあるが，もしかしたら相性の問題があるのかもしれない．

●モータ駆動部の製作とテスト

　次はモータ駆動部の製作！と思ったら，トランジスタ（2SC1815）の手持ちの数が足りないことが分かりました．今岡さんに教えてもらったオリジナルの回路では，2SC1815が8個必要でした（入力段が1個，出力段は3個並列でダーリントン接続^注9とし，それを2組用意する）．そこで，出力段のトランジスタを，手持ちの2SC2120Yに変更してみました（回路は写真3を参照）．2SC2120Yのコレクタ電流は800mAと大きいので，数が1個ですみます．

注9：ダーリントン接続とは，複数のトランジスタを組み合わせて，電流増幅率（hFE）を増加する手法である．

　なお，DCモータを駆動すると大きなノイズが発生します．そのため，ノイズ吸収用のコンデンサを取り付ける必要があります．このコンデンサはモータの端子に直接取り付けます（写真6）．

写真6　モータの端子に0.1μF（104）のコンデンサを付ける

　回路に電源をつなぎ，電源を入れると，DTMFトーン信号を入れなくてもモータが回転するときがあります．そのため，電源ON時にドロンくん（の本体）が意図しない動きをする場合がよくあります（暴走モード^注10）．そのとき机から落ちないように，注意してください．

注10：自走式ロボットを組んだことのある人は経験があると思うが，電源ONで暴走することがよくある．運悪く机から奈落の底へ転落...とならないように，まずは床の上での試運転をお勧めする．筆者も10年ほど前，LEGO MINDSTORMSが暴走して机から落下し，お亡くなりになった．それも営業先でのデモの準備中に...．orz

　この制御が効かない暴走モードは，ドロンくんにAndroidを載せて，ドロンくんのアプリで制御することにより，収束します^注11．

注11：ドロンくんのアプリは，モータを止めるためのDTMFトーン信号を随所で出すように組んである．

　最後に，ドロンくんの足回りと電子回路，電池ケース（単三電池2個，スイッチ付きが便利）を接続すれば，ハードウェアは完成です（写真7）．

写真7　筆者が作ったドロンくんG4のハードウェア構成