はじめに
今日はサーボモーターのコントローラーとセンサ基盤を作って行きます。
作ると言っても、コントローラー本体は、Arduino Nano マイコンボードなので、サーバーモータを繋ぐドライバー基盤と頭部のセンサー基盤の二枚の基盤を作って行きます。 なお二足歩行させるだけであれば、頭部のセンサー基盤は必要ありませんので飛ばして下さい。 部品はDａｙ１で購入した以下の部品を使います。
ドライバー基板部品 ユニバーサル基板 47mm×35mm 秋月電子D型
ピンソケット Arduino Nano 接続用 細ピンヘッダ
コンデンサー１個 1000μF 6.3V
電源スイッチ１個
配線材料（すずメッキ線、耐熱電子ワイヤ）
センサー基盤部品 ユニバーサル基板 47mm×35mm 秋月電子D型
電池フォルダ 単四×４ 角型 リード付き
ピンヘッダ
距離センサ
圧電スピーカー１個
抵抗 100Ω （忘れていた）、１ＫΩ
シリアルフルカラーLED１個
コンデンサ 0.1μsec （忘れていた）
配線材料（すずメッキ線、耐熱電子ワイヤ）
センサーケーブル ロボットケーブル
ピンソケット
と簡単です。
１．ドライバー基板を作る。
（！）回路図修正中。 PCのSSDが壊れて回路図が修正できないのですが、電池はArduinoのVINにつなぐのが正解です。J13の+5V だけを、Arduinoの＋５Vにつなぎます。 まずは、ドライバー基板を作ります。
基盤を作ると言っても、Arduino Nanoのソケットと、サーボモーターとセンサ等へのピンヘッダを取り付けるだけの簡単なものです。
電子部品はコンデンサーだけですが、これはサーボモーターを安定して動かすために必要です。 1000μFあれば同時に４個のサーボモーターを駆動できます。もし入手できなければ、できるだけ大容量のものを用意して下さい。
Arduino Nanoの下には部品を配置していませんが、ここはオリジナルの回路を組むときに使って下さい。
２． ジャイロセンサ（GY-521)を取り付ける。
ジャイロセンサーはI2Cインタフェースを使っており、これは電源と二本の信号線を使うインタフェースです。 基板上に電源モジュレータとI2Cのプルアップ抵抗を持っているので、Arduino Nano には直結することができます。
Arduino Nano ではI2Cは、A4 ピンが SCL に と A5 ピンが SDA に割り当てられています。 ロボットケーブルを11 ｃｍに切り、被服を２０㎜むき、片側をジャイロセンサーモジュールに半田付けします。 色はロボットケーブルの赤をVCC、黒をGND、緑をSCL、白をSDAとします。 基盤側の３Pのコネクタに黒、赤、白を取り付け、１Pのコネクタに緑の線を取り付けます。
完成したらジャイロセンサーを腰部にM3×１０㎜のプラスティックネジで取り付けます。 （！）ジャイロセンサーの部品と干渉するので、ナットは片側にしか付きません。
３．電池ボックスを組み立てる。
電池ボックスに２Pのコネクタを取り付けます。胴体に電源ボックスを入れてケーブルを背中の外側に出しておきます。
（！）電池は絶対に、Ｅｎｅｌｏｏｐ等のニッケル水素蓄電池（１．２Ｖ）を使用して下さい。普通の乾電池を使用した場合、Ardino Nano が破損します。
４． センサー基盤を作る
頭部のセンサ基盤には、超音波距離センサー（HC-SR04）と、フルカラーLED、圧電スピーカーを取り付けます。
基本的には各部品の参考回路通りに組み立てるのですが、超音波距離センサーは３ピンモードで接続します。 ３ピンモードとは、Echo ピンとTrig ピンを、2KΩの抵抗でつなぐことで、トリガーを入れなくても距離を計測します。この場合、Echoを計るだけで距離が計測されます。
圧電スピーカーは、1KΩの保護抵抗を入れて接続します。
フルカラーLEDは基板の裏側に乗せます。
（！）本来は、100Ωのダンピング抵抗と0.1μFのパスコンが必要です。 ４． センサ基盤用ケーブルを作る。 ロボットケーブルを15 ｃｍに二本切り、被服を２０㎜むき、2550コネクタを取り付けます。
電源を供給し
A0 フルカラーLEDの DIN へ
A1 圧電スピーカーの ＋ へ
A2 超音波距離センサーの Echo へ
となるように接続します。 A3、A6、A7 は、頭部センサーの拡張用に配線してあります。 ケーブルが出来上がったらコントローラー基盤とセンサ基盤を接続します。
５． 組み立てチェック
機体に基盤を組み付け、配線をテスタを使ってショートが無いことを確認しておきます。 電池ボックスを繋いで、電源スイッチをONにして、＋５V端子に５．２Vから４．８Vが電池ボックスから供給されているかを確認します。 （！） Arduino Nano の Vin と +5Vは絶対に接続しないで下さい。USBを繋ぐと、D1が破損します。
６．Arduino Nanoを載せる
サーボドライバ基盤にArduino Nanoを載せて、電源スイッチをONにして、Arduino Nanoの電源LEDとジャイロセンサーの電源LEDが点灯することを確認します。
ここまで 解説
サーボドライバ基盤と頭部センサ基盤の二枚の基盤を作りました。 基盤といっても、センサとサーボを繋ぐだけのものなので、正しく配線されていれば動くと思います。 部品点数は少ないのですが、基板のピッチが狭いので、綺麗にはんだ付けできたでしょうか。 簡単といっても二時間程集中する必要がありました。
（そのうち基盤を起こして、購入できるようにしようと思います。雑誌の特集とかで、付属基板にしてくれるといいですね。トラ技さんとかマルツさんとか）
忘れ物
フルカラーLEDの１００Ωのダンピング抵抗と ０．１μFのパスコン
おわりに
基盤が出来上がったので、次回はプログラミング環境の構築を行い、簡単な動作確認を行います。 Arduinoの電子工作をしたことがある人で、開発環境が既にインストールされていれば次回を飛ばすと、５日で二足歩行ロボットが作れます。
自分でプログラム組める人は、次々回も飛ばすと４日で二足歩行ロボットが作れます。
購入品情報
Arduino Nanoやセンサの動作確認をするには、市販の拡張ボードを使えば便利です。 （基本的にはこのボードで、センサー等の動作確認を行ってから組む込んでいますが、3ピンの配置がサーボドライバ基盤と逆になっているので注意してください。）
