Rebuilding the world, from the 'periphery'
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The slides of my talk at Maker Faire Shenzhen. http://www.shenzhenmakerfaire.com
![Shigeru Kobayashi (Institute of Advanced Media Arts and Sciences [IAMAS])
Forum: Makers in Visionary / 客与前瞻!
Rebuilding the world, from the‘periphery’
First of all, thank you very much for inviting me. I’m really happy to be here to get a chance
to give a talk for this very exciting session.](https://image.slidesharecdn.com/makerfaireshenzhen2014-140406103131-phpapp02/85/Rebuilding-the-world-from-the-periphery-1-320.jpg)
Rebuilding the world, from the 'periphery'
- 1. Shigeru Kobayashi (Institute of Advanced Media Arts and Sciences [IAMAS]) Forum: Makers in Visionary / 客与前瞻! Rebuilding the world, from the‘periphery’ First of all, thank you very much for inviting me. I’m really happy to be here to get a chance to give a talk for this very exciting session.
- 2. Self-introduction As a Maker and an educator in the era of the Maker Movement Let me introduce about myself as a Maker brie?y.
- 3. Maker Faire Shenzhen Gainer v1.0（2006年） 写真撮影：高尾俊介 In 2005, prototyping physical interfaces and interactions was not so easy at that time I designed Gainer, a toolkit for physical computing, with my colleagues in 2005. It was just before the era of Arduino. Since prototyping physical interfaces and interactions was not so easy at that time, we developed Gainer for designers and artists.
- 4. 写真提供：ICC I learned huge needs of developing skills of creating ideas from scratch and make it physical After releasing Gainer, I get many requests from manufacturers. Through holding workshops for designers, engineers and marketers at manufacturers, I learned huge needs of developing skills of creating ideas from scratch and make it physical.
- 5. I believed that those are the indications of the new era of industry Simultaneously, I felt the rise of the Maker Movement. I believed that those are the indications of the new era of industries. To introduce related activities and players, I wrote several articles to Make magazine in Japanese.
- 6. 写真撮影：萩原健一 As an educator in the era of the Maker Movement, I wrote several books. This is ‘Prototyping Lab’, a book to introduce various ways of prototyping with utilizing Arduino. The book is now published in three languages.
- 7. PrototypingLab 006 作 品 紹 介 風 の 音 楽 風の音楽 ephemeral melody 鈴木莉紗?Risa Suzuki 007 作 品 紹 介 付 録 デ ー タ 処 理 高 度 な レ シ ピ 出 力 入 力 イ ン ト ロ ダ ク シ ョ ン Works: introducing various works to inspire Makers The book consists of three parts. Firstly, introducing various works to inspire Makers.
- 8. PrototypingLab 008 作 品 紹 介 風 の 音 楽 「風の音楽」は、シャボン玉によって音楽を奏でる作 品です。ハンドルをまわすと、箱の中からシャボン玉が 出て、それが奥に置かれたパイプに当たることで音が 鳴ります。音はパイプの向かって左から右にかけて高 くなっています。シャボン玉がパイプに当たったことで 音を奏でるため、鑑賞者は偶然によるただ一度だけの 音楽を演奏し、聴くことができます。 この作品では、今ここでしかない体験を追求するため、 はかなさの象徴ともいえるシャボン玉を作品に取り入 れました。作品とそれを取り巻く環境をつなげることに よって、作品を体験する人のために、その場所におけ る“いきいきとした体験”を作り出すことを試みました。 MATERIALS AND TOOLS: 銅パイプ、木、シャボン玉発生装置、Gainer、 Max/MSP 009 作 品 紹 介 イ ン ト ロ ダ ク シ ョ ン 入 力 出 力 デ ー タ 処 理 高 度 な レ シ ピ 付 録 TECHNICAL DESCRIPTION: ハンドルを手で回すとシャボン玉が空中に飛び出し、 ファンによってハープの弦のように並んだ24 組の銅パ イプに当たります。24 組の銅パイプは3 台の Gainer I/O のアナログ入力（1 台あたり8 個で合計 24 個）に 接続され、Max/MSPでセンサの値の判定と音響処理 を行います。シャボン玉が当たっていない状態のアナ ログ値から一定の変化があった時に当たったと判断し、 パイプの長さに対応した音階を鳴らします。 PROFILE： 2004-2005 年：イギリスノッティンガムトレント大学留 学、2006 年：武蔵野美術大学造形学部建築学科卒 業、2009 年：東京大学大学院 情報学環?学際情報 学府 文化?人間情報学コース修了。 http://risasuzuki.s288.xrea.com/blog/ ▲ 作品はオルゴールを奏でる行為をイメージして制 作しました。人が作品を自然に楽しんでもらえること を意識し、技術がその場で起こる体験を超えないよ うに表現できればと思いました。 Works: introducing various works to inspire Makers
- 9. PrototypingLab 022 作 品 紹 介 Stamporon Stamporon スタンポロン 松田亮太、桑原翔?Ryota Matsuda, Sho Kuwabara 023 作 品 紹 介 イ ン ト ロ ダ ク シ ョ ン 入 力 出 力 デ ー タ 処 理 高 度 な レ シ ピ 付 録 「スタンポロン」は動物ロボットの足音で遊ぶ電子玩 具です。足踏みに合わせて奏でられるサウンドは、楽 器のアイコンのついたパーツの着せ替えによって自由 に組み合わせることができます。同じパーツでも、セッ トする動物によって音色が異なったりと、子どもたちが 鳴る音のバリエーションを楽しみながら簡単に音楽を 構成することを可能にします。子どもたちが楽器や玩 具で音を奏でて遊ぶシーンは多いですが、そこには常 に演奏の上手下手やリズム感など、子供たち同士を 比較するような要素がどうしても介在し、苦手意識の ある子供にとっては楽しむことができません。かといっ て、技能を排除しようとすれば、単発的に音を鳴らす だけのものになってしまいます。「スタンポロン」は、 演奏するということから一歩遠ざかり、上記のようなシ ンプルな遊び方だけで、誰もが自由に楽曲を作り、音 を構築するという経験を得ることを目指しています。 MATERIALS AND TOOLS: ABS 樹脂（3Dプリンタ）、フォトリフレクタ（RPR-220）、 FIO、XBee、Processing、Max/MSP、 タミヤ?シングルギアボックス、 タミヤ?ユニバーサルプレート TECHNICAL DESCRIPTION: 動物の 2 本の前足の部分にフォトリフレクタが内蔵さ れ、地面との接触状態を検出します。また、足のキャッ プパーツには16 パターンを識別できる回路が埋め込 まれています。これらはFIO の入力に接続され、随時 XBeeモデム経由でPC に送信されます。Processing で受け取ったものは Open Sound Control 経由で Max/MSP に送られ、足の種類と踏まれたタイミングを 判定して対応するサウンドを再生します。 （写真：浅羽昌二（監修）、Yusuke Tamura（撮影）） Works: introducing various works to inspire Makers
- 10. ? 打楽器?管楽器?弦楽器?パーカッションそれぞれの音を表す足の パーツをゾウ?ウマ?サルの左右の足に装着することで、動物ごとに異 なるサウンドパターンを提供しています。 例えばドラムのマークのパーツをゾウに装着すれば、「ドシン」という重 低音が鳴りますが、同じドラムの足をサルに着せたときには「ポコン」 というひょうきんな音に変わります。 「楽器」と「動物」という、イメージを結び付けやすい要素のかけ合わせ によって、子どもたちがフィーリングで音遊びができる構成を考えました。 （写真：浅羽昌二（監修）、Yusuke Tamura（撮影）） PrototypingLab 024 作 品 紹 介 Stamporon 025 作 品 紹 介 イ ン ト ロ ダ ク シ ョ ン 入 力 出 力 デ ー タ 処 理 高 度 な レ シ ピ 付 録 PROFILE： 松田亮太：武蔵野美術大学デザイン情報科を卒業 後、IAMAS 入学。趣味は工作。ガングプロジェクトに おいても、主にハードウェア制作の工程に楽しみを感 じていた。 桑原翔：静岡県浜松市生まれ。大学で前衛芸術を学 ぶなかでメディア芸術に関心を持ち、情報科学芸術大 学院大学（IAMAS）へ。電子玩具を用いた新しい知育 を追求するガングプロジェクトに所属。 http://www.iamas.ac.jp/~rfdm08 http://www.iamas.ac.jp/~sho08 ▲プロトタイピングの過程では、まず市販されているタミヤの自足型ロボットキット（ロボクラフトシリーズ）に FIO やセンサーを取り付けて、歩くたびに音を鳴 らすという初歩的な実験からスタートしました。次の段階では、駆動部は同じタミヤのキットを用いながらも、動物のボディや音色を変える足のパーツをスタイ ロフォームで制作し、オリジナルの電子玩具となるようパッケージングしました。 その後、ボディの小型化や足パーツのジョイント部分の簡略化、音色のバリエーションなど、実際に人に体験してもらいながらブラッシュアップを続け、 現在の最新型ができあがりました。 Works: introducing various works to inspire Makers
- 11. PrototypingLab 026 作 品 紹 介 ACTION!FingerPuppet ACTION! Finger Puppet あくしょん！ゆびにんぎょう 笠原友美?Tomomi KASAHARA 027 作 品 紹 介 イ ン ト ロ ダ ク シ ョ ン 入 力 出 力 デ ー タ 処 理 高 度 な レ シ ピ 付 録 （写真撮影：蛭田直） Works: introducing various works to inspire Makers
- 12. （写真撮影：蛭田直） PrototypingLab 028 作 品 紹 介 「あくしょん！ゆびにんぎょう」は、指に小さいブーツを 履かせて歩かせると、指のアクションに応じた効果音 を演出してくれる玩具です。片足で小さくジャンプした 時、両足で踏ん張ってジャンプした時、急いで歩いて いる時など、指の動きに合わせて、違う音が鳴ります。 このブーツの底には、つま先とかかとにセンサが 2 個つ いていて、地面との距離をセンシングして音を出してい ます。仕組みは簡単ですが、つま先とかかとで着地し た時の音の違いや、片足と両足でジャンプした時の音 の違いなど、色々な音のバリエーションが生まれます。 例えば、机の上にあるノートや教科書の障害物を飛 び越えてみたり、鉛筆や定規でコースを作って、友達 と追いかけっこしてみてはどうでしょうか。この玩具は、 普段は退屈でつまらない勉強机を、とてもクリエイティ ブで楽しい遊び場へと変化させてくれます。 MATERIALS AND TOOLS: ABS 樹 脂（3Dプリンタ）、フォトリフレクタ、XBee、 XIO、Funnel、Flash CS3（ActionScript 3.0） TECHNICAL DESCRIPTION: 1 つのブーツについてつま先とかかとの 2カ所、合計 4 個のフォトリフレクタにより、地面との接触状態を検出 し、その変化に応じてサウンドを再生します。2つのブー ツがつながったボックスの中に無線モデムXBeeとバッ テリが内蔵され、PC 上の Flash Playerでセンサの状 態からアクションを判断してサウンドを再生します。 ACTION!FingerPuppet 029 作 品 紹 介 イ ン ト ロ ダ ク シ ョ ン 入 力 出 力 デ ー タ 処 理 高 度 な レ シ ピ 付 録 PROFILE： 1985 年奈良県桜井市生まれ。成安造形大学ハイパー メディアクラスを卒業後、現在情報科学芸術大学院大 学（IAMAS）のスタジオ1に在籍。学部のころより、子 どもとデジタル技術と玩具をうまくつなげられるように奮 闘している。現在は積木の役割に着目し、デジタル積木 「bit world」を研究制作中。 http://www.iamas.ac.jp/~kasahara08/ Works: introducing various works to inspire Makers
- 13. a 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 30 b c d e f g h i j a b c d e f g h i j 074 PrototypingLab ブレッドボードとジャンプワイヤについて ?ブレッドボードというのは、電子回路の実験を行う際、はんだ付けすることなく部品を抜 き挿しして回路を組むことができるもので、英語では solderless breadboardといいま す。ブレッドボードは、ジャンプワイヤ（またはジャンパワイヤ）という専用の配線と組み合 わせて使います。 ?ブレッドボードにははんだ付けが不要なため、部品を再利用でき、回路を組み間違えて もやり直しができるという大きなメリットがあります。しかし、何かの拍子に部品を引っ張っ てしまうと簡単に抜けてしまう、長期間に渡って抜き挿しを繰り返しているとだんだん穴が 広がって接触が不安定になる、といったデメリットもあります。 ?ブレッドボードの中は、次の図のようになっています。このように、横方向の穴は内部で 接続されています。つまり、同じブロックにある横方向の 5 個の穴のどれかに部品の足や ワイヤを挿すと、同じブロックの他の穴と自動的に接続されます。これに対して、縦方向 には裏面で接続されていませんので、自動的には接続されません。 ?このような構造を利用して、電子回路を組んでいきます。ブレッドボードのルールに慣れ るまでにはちょっと時間がかかるかもしれませんが、自然に慣れていきますので心配しない でください。なお、ブレッドボードの左右にある赤い線と青い線は、それぞれ電源を接続す るためのもので、これらは縦方向に長くつながっています。通常、赤い線は電源のプラス 側に、青い線は電源のグラウンドに接続します。 ?ジャンプワイヤはさまざまなタイプが各社から発売されていますが、大きく分けて2 種類 あります。1 つめは、比較的長く、柔らかいケーブルのタイプです（例：サンハヤトの SPP- 100）。このタイプは、間隔や方向を柔軟に決めることができ、比較的長めの距離を配線 したい場合に便利ですので、まず最初はこのタイプを使うとよいでしょう。その反面、どう しても取り回しが長くなるため、回路をコンパクトにまとめたい場合には不向きです。 ?もう1 つは、ブレッドボード上にぴったりはりつけて配線するためのものです（例：サンハ ヤトの SKS-140）。このタイプは、長さがピンの間隔にぴったり合わせて用意されているた め、コンパクトに回路を組むことができます。その反面、ぴったりの長さになるよう、正確 に選択する必要があります。その他、あらかじめジャンプワイヤとして売られているものでは なく、単線のワイヤを自分で加工してジャンプワイヤとして使う方法もあります。 図Ⅰ3-3?ブレッドボードの構造図。 ブレッドボードの各ピンがどのように接続されているかを 上面から見た図（左）と内部の構造図（右）。 最も小型の EIC-15010 にはないが、 EIC-801など一般的なブレッドボードには 左右に赤と青（または赤と黒）で示される電源用のラインがある。 実 際 に 回 路 を 組 ん で み よ う 電 子 回 路 の 基 礎 と 最 初 の 一 歩 イ ン ト ロ ダ ク シ ョ ン 入 力 作 品 紹 介 075 出 力 デ ー タ 処 理 高 度 な レ シ ピ 付 録 主な電子部品について ?このチュートリアルで登場する部品は次のようなものです。 ○Arduino ボード：1 個 ○USB ケーブル：1 本（A ー B） ○ブレッドボード：1 個（EIC-15010 や EIC-801など） ○ LED：2 個（色は任意、1 個は予備） ○抵抗器：2 本（330Ωと10kΩ、1/4W 型） ○タクトスイッチ：1 個（OMRON の B3F1000など） ○可変抵抗器：1 個（10kΩ、Bカーブ） ○ワイヤ：3 本（AWG 24～26、30cm 程度） ○ジャンプワイヤ：適量 （サンハヤトのSPP-100、SparkFun の PRT-08431、秋月電子の P-02933など） ?AWGはAmerican Wire Gauge の略で、導体（ケーブルの芯線）の太さを示すため に広く用いられています。値が小さいほどケーブルが太くなり、値が大きいほどケーブルが 細くなります。この他に直径や断面積による表現もあります。日本では導体直径および 導体断面積で示されることが多いのですが、よく用いられるAWG 値と導体直径（mm） および導体断面積（mm2 ）の関係は次の通りです。 AWG 値 導体直径 導体断面積 22 0.644 0.326 24 0.51 0.205 26 0.405 0.129 28 0.321 0.081 図Ⅰ3-4?さまざまなジャンプワイヤ。 左がサンハヤトの SPPシリーズとSKSシリーズで、右がサンコー電商の SHW-S 0.65mm。 あらかじめ加工されていないワイヤをジャンプワイヤとして使う場合には、 ワイヤストリッパとリードベンダー（サンハヤトの RB-5など）があると便利。 材 料 Tutorials: getting familiar with Arduino and electronics Secondly, tutorials to get familiar with Arduino and electronics.
- 14. グラウンド パワーインジケータ デジタル入出力×14 外部電源 +3.3V 電源の＋ +5V グラウンド×2 アナログ入力×6 076 PrototypingLab ?以下、ブレッドボードとジャンプワイヤ以外の部品の働きについて説明します。 ● Arduino ボード ?Arduino ボードの各部は次の図のようになっています。ボードには6 個のアナログ入力 ピン、14 個のデジタル入出力ピン、電源（+5V、+3.3VとGND）などがあります。GND はボード上に全 3カ所ありますが、いずれも働きとしては同じです。配線の都合で最も便 利なところを使います。 図Ⅰ3-5?今回のチュートリアルで使用する部品一覧 図Ⅰ3-6?Arduino ボードの各部分の説明図 ●1 ●2 ●3 ●4 ●5 1 実 際 に 回 路 を 組 ん で み よ う 電 子 回 路 の 基 礎 と 最 初 の 一 歩 イ ン ト ロ ダ ク シ ョ ン 入 力 作 品 紹 介 081 出 力 デ ー タ 処 理 高 度 な レ シ ピ 付 録 スイッチで LEDをオン／オフする ?ここまでできたら、今度はこの回路を少し発展させてみましょう。今の状態では、LEDは 常に点灯したままです。これでは変化がなくておもしろくありませんので、この回路にスイッ チを追加してみましょう。 ?この回路では、スイッチを押したときだけ +5VからGNDまでの回路が接続され、LED が点灯します。スイッチを離しているときには、回路が途中で切断されているため、LED には電流が流れず、点灯しません。今回使用するスイッチは「タクトスイッチ」と呼ばれる ものですが、他のスイッチでも基本的な考え方は同じです。 ?どうでしょうか？?スイッチを押したときに LEDが点灯し、スイッチを離したときに LEDが 消灯すれば OKです。タクトスイッチの足の間隔とブレッドボードの穴の間隔は微妙に異 なるため、きちんとブレッドボードに固定するためには最後にぐいっと押し込む必要がありま す。もしこのサンプルがうまく動作しない場合には、LEDの足がブレッドボードにしっかり挿 さっているかどうか確認してみましょう。 ?以上で、簡単ではありますが電子回路の基礎知識は終わりです。次の節ではArduino ボードをさまざまな電子部品と接続して基本的な入出力を実際に行ってみるところまでを 説明します。 図Ⅰ3-11?図Ⅰ3-9 の回路にタクトスイッチを追加した配線図。 タクトスイッチは、カニのように左右に足が出ている状態でブレッドボードに差し込む。 正しく回路を組むと、スイッチを押している間だけ LEDが点灯するようになる。 Tutorials: getting familiar with Arduino and electronics
- 15. 096 PrototypingLab ［Import Library］を選択します。 ?LiquidCrystalライブラリが対応しているのは、日立の HD44780というLCDコント ローラです。このコントローラはとてもポピュラーで、これを搭載したモジュールが数多 く販売されています。ここでは、ピンが 1 列でそのままブレッドボードに挿すこともできる SD1602VBWB-XAというモデルを例に、Arduinoでの使い方を紹介します。 ○Arduino ボード：1 個 ○抵抗器：1 本（150Ω） ○ブレッドボード：1 個 ○半固定抵抗器：1 個（10kΩ） ○ジャンプワイヤ：適量 ○ LCD：1 個（SD1602VBWB-XA、秋月電子の P-02985）*5 ?LCDモジュールとArduino ボードの接続は、次の実体配線図と表を参考に行ってくだ さい。なお、この実体配線図のようにブレッドボード上に LCDを配置する場合には、ピン の並び方が逆順になるのと、もともと15 番ピンと16 番ピンは変則的な位置にあるため、 この表だけでは混乱するかもしれません。実際にブレッドボードに配置した際を想定して並 び替えた表が右側になりますので参照してください。ここで紹介しているのと異なるモデル の LCDを使う場合、このような表を自分で作成して整理してから配線すると間違いがない でしょう。 材 料 *5 SD1602HUOB（バックライトがオレ ンジ）や SD1602HULB（バックライ トが緑）もまったく同じ接続で使用す ることができます。この他、ピンが 1 列ではなく2 列になっているタイプも、 ピンソケットを用いて変換するなどす れば同様に使うことができます。ただ し、モデルによってピンの配列が異 なることがありますので、使用する前 に必ず確認してから接続するようにし ましょう。 図Ⅰ4-9?LCDをArduino ボードに接続した配線図。 接続するワイヤの本数が多いため、次の表も参照しながら接続する。 Arduino の 基 礎 知 識 Arduino チ ュ ー ト リ ア ル 3 3 3 2 2 2 1 1 1 +5U +5U +5U R1 R1 R1 R2 R2 R2 GND GND GND イ ン ト ロ ダ ク シ ョ ン 入 力 作 品 紹 介 095 出 力 デ ー タ 処 理 高 度 な レ シ ピ 付 録 ?このようにすると、アナログ入力ピンの電圧をアナログ値として読み取れることはわかり ました。しかし、どうして可変抵抗器を回すと電圧が変化するのでしょうか？?可変抵抗 器の中には、二重のリングがあります。つまみをまわすと、外側のリングと内側のリングを つなぐ電極が回転し、角度に応じて 1と2 の間、2と3 の間の抵抗が変化します。 ?この時、2と3 の間の抵抗値をR1、1と2 の間の抵抗値をR2とすると、次の図のよう に表せます。R1 の割合が大きければ、中間点の電圧は低くなります。逆に、R2 の割合 が大きければ、中間点の電圧は高くなります *4 。このように、電圧を2 個の抵抗器の割合 で分けることを抵抗分圧と呼びます。これにより、抵抗値が変化するセンサの出力を、電 圧の変化として計測することができるようになります。この後のレシピでは、R1 に抵抗値 が変化するセンサを、R2 に抵抗値が変化しない抵抗器を組み合わせる例がいくつか出て きます。なぜセンサと抵抗器を組み合わせるのかがわからなくなったら、可変抵抗器の例 を思い出してみるとよいでしょう。 ?以上で、Arduino のスケッチの構造や基本的な入出力命令とあわせて、プルダウン、 プルアップ、ソース、シンク、抵抗分圧といった基本的な電子回路の知識を説明してきま した。次に、この後のレシピでも使うことになる、LCD の接続方法と使い方を説明します。 Arduino ボードに LCDを接続する ?Arduino ボードは PCと異なり、標準の状態では D13 に接続された LEDしか表示器 がありません。LED のオン／オフだけでさまざまな状態を表現するには限界があります が、標準ライブラリとして用意されているLiquidCrystalライブラリを用いると、簡単に LCDに文字を表示することができます。ライブラリを使用するには、［Sketch］メニューから 図Ⅰ4-7?可変抵抗器の内部構造（左）、左側に回した状態（中）と右側に回した状態（右）。 左側に回した状態では、1と2 の間の抵抗値は小さく、2と3 の間の抵抗値は大きい。 右側に回した状態では、1と2 の間の抵抗値は大きく、2と3 の間の抵抗値は小さい。 図Ⅰ4-8?抵抗分圧の概念図。 R1とR2 の比率に関して、R1 の割合が大きければ間の点の電圧は低く、 R2 の割合が大きければ間の点の電圧は高い。R1をセンサ、R2を抵抗器にする場合も多い。 *4 ここで、オームの法則の説明をもう一 度思い出してみてもよいでしょう。オー ムの法則はE = I × Rという式でし た。ここで、抵抗器に流れる電流 I が一定だとすると、抵抗 Rが大きくな れば電圧 Eは大きく（高く）なり、抵抗 Rが小さくなれば電圧Eも小さく（低く） なります。R1とR2の両端の電圧は 5Vで一定ですから、R1とR2の比に よって中間点の電圧が決まります。 Tutorials: getting familiar with Arduino and electronics
- 16. センサ出力 無人 有人 無人 赤外線 温度差 赤外線 動き センサ 176 PrototypingLab 入 力 12 | 人 が 動 い た こ と を 検 知 し た い 12?人が動いたことを検知したい 人体検知センサを使うと人や動物が動いたのを検知することができる。 解決法 ?人体検知センサにはさまざまな種類がありますが、代表的なものは焦電センサです。焦 電センサは焦電式赤外線センサとも呼ばれ、焦電効果という現象を利用しています。焦 電効果とは、温度の変化に応じて、ある種類のセラミックの表面に帯電する電荷が増減 する現象です。焦電センサは、焦電効果のある焦電素子と集光レンズを組み合わせたも ので、検知エリア内で周囲と温度差のある人や動物が動くことによって生じる、わずかな 赤外線の変化を電圧の変化として出力するものです。公共トイレの照明コントロール（人 がいる間は点灯、いなくなってしばらくしたら消灯）などによく用いられています。 ?焦電センサは、センサ上の焦点に物体が来たときに大きな電気信号が発生します。人 が入ってきてしばらくそのままでいるとすると、また安定状態に戻ります。公衆トイレで、「自 分がまだ居るのに照明が消え、あわてて体を動かしたらまた照明がついた」という経験の ある方も多いかと思います。これは、一定時間静止していたことで、照明機器が人がい ないと判断してしまったためです。人が常に動いていることが想定される環境であれば問 題ありませんが、そうでない場合には注意が必要です。また、温度が変化している物体で は、動いていなくても反応してしまいますので、この点にも注意が必要です。 ?焦電センサは各社が開発していますが、パナソニック電工の NaPiOnシリーズがコンパ クトで、そのままデジタル入力に接続するだけで利用できるため便利でしょう。 http://panasonic-denko.co.jp/ac/j/control/sensor/human/napion/ ?NaPiOnシリーズには、最大検出距離と最大検出範囲によっていくつかの種類があり ますので、用途に応じたものを選ぶとよいでしょう。微動検出タイプでは約 20cm の動き を検出できます。一方、スポットタイプは比較的狭い範囲を対象にします。一般に、検出 距離が遠くなれば検出範囲の角度は小さくなります。 図 12-1?焦電センサの動作原理（左）と 人の動きと焦電センサの出力の対応（右） 1M or 10MΩ 入 力 作 品 紹 介 185 イ ン ト ロ ダ ク シ ョ ン 出 力 デ ー タ 処 理 高 度 な レ シ ピ 付 録 ン、他方が受信側のピンです *1 。なお、この例ではセンサを1 個しか接続していませんが、 複数同時に接続することも可能です。 ?タッチセンサが用意できたら、次の URLからCapSenseライブラリをダウンロードして、 ユーザライブラリフォルダに CapSenseというフォルダ名でコピーします *2 。 http://www.arduino.cc/playground/Main/CapSense サンプル 13.1?Arduino スピーカに接続したピンの番号 に接続したピンの番号 タッチされたと判断する閾値（上下 段階） *1 この方法は、2つのピンの間の抵抗 器と、ピンの浮遊容量＋人体の静 電容量による仮想的なコンデンサで RC 発振器を構成し、人体の静電容 量の有無によって発振の周期が変 化することを利用してタッチの有無を 検出するものです。一口に静電容 量方式といっても、これ以外にいくつ かの方法があり、それぞれ特徴が異 なります。 *2 ユーザライブラリフォルダは、書 類 フ ォ ル ダ（Windows Vista 以 降 とMac OS X で は「 書 類 」、 Windows XPでは「マイドキュメン ト」）の中にある「Arduino」フォル ダの中の「libraries」という名前の フォルダです。このフォルダがない場 合には手動で作成し、その中にユー ザライブラリをコピーします。 図 13-1?銅箔テープで自作したタッチセンサ。 大きさ、形状、オーバーレイ（センサの上にかぶせるもの）の材質や厚みによって感度が大きく変化するため、 試行錯誤を繰り返して最適な組み合わせを見つける。 図 13-2?自作タッチセンサとスピーカを接続した配線図。 センサに触れるとArduino ボード上の LEDが点灯するとともにクリック音が再生される。 Recipes: various ways of handling I/O, processing & making things Thirdly, recipes to introduce various ways of handling inputs, outputs, data processing
- 17. 33Ω 15Ω 15Ω 1 206 PrototypingLab 出 力 サンプル 15.1?Arduino のドライブ方法に関する定数 、 、 それぞれの に接続したピンの番号 、 、 それぞれをコントロールする可変抵抗器に接続したアナログピンの番号 のドライブモード：アノードコモンの場合にはここを に変更する 、 、 それぞれの に接続したピンのモードを出力にセット 図 15-3?アノードコモンのハイパワー型 LEDを接続した配線図。 ハイパワー型は発熱量もかなり大きいため、適切な容量の抵抗器を使うことに注意。 15 | 光 を コ ン ト ロ ー ル し た い 1 213 作 品 紹 介 イ ン ト ロ ダ ク シ ョ ン 入 力 出 力 デ ー タ 処 理 高 度 な レ シ ピ 付 録 材 料 ○Arduino ボード：1 個 ○ ACアダプタ：1個（12V） ○ブレッドボード：1 個 ○可変抵抗器：1 個（10kΩ?Bカーブ） ○ジャンプワイヤ：適量 ○トランジスタアレイ：1 個（東芝 TD62083APGなど） ○ DCソレノイド：1 個（タカハ機工 CB07300270など） Arduino の場合 ?可変抵抗器で決めたテンポで、ソレノイドを一定時間だけ動かして何かをメトロノームの ように叩くサンプルです。ソレノイドの通電時間は20ms にしています。通電時間が短す ぎると十分に可動鉄心が動作せず、長すぎると対象物の振動を止めてしまったり、余計 に発熱する原因になりますので、ケースバイケースで調整するとよいでしょう。もし、正しく 回路を組んでいるつもりなのにソレノイドが動かない場合には、USB ケーブルとAC アダ プタをいったん外し、トランジスタアレイの向きや、接続しているピンの番号が配線図と同 じになっているかどうかを1 つずつ確認しましょう。 サンプル 16.1?Arduino ソレノイドに接続したデジタルピンの番号 可変抵抗器に接続したアナログピンの番号 ソレノイドに通電する時間 図 16-2?DCソレノイドとトランジスタアレイ、可変抵抗器を接続した配線図。 可変抵抗器を回すと、角度に応じたテンポで一定時間だけ DCソレノイドを駆動する。 Recipes: various ways of handling I/O, processing & making things
- 18. 412 PrototypingLab 高 度 な レ シ ピ 36 | カ タ チ を つ く り た い ︵ 迅 速 な モ デ リ ン グ ︶ 36? スタイロフォームを使うことにより、アイデアを迅速にカタチにすることができる。 解決法 ?スタイロフォームを使えば、短時間で実寸大のカタチを作成することができます。スタイ ロフォームは、ホームセンターなどで安価に入手でき、軽量で加工もしやすい発泡材です。 一般的なカッターのみでほとんどの加工が行えますが、市販の熱線式のカッターを使えば より簡単に加工することができます。 ?ここでは、ラフスケッチから、実際に手にとることができるカタチを作るまでの過程を「鳥 の顔を模したクリップ型オモチャ」を題材にして紹介します。この素材を使うことにより、 短時間でカタチをプロトタイピングできるようになります。このレシピでは、ラフスケッチを元 に素早く3 次元化するサンプルを紹介します。 ○スタイロフォーム：適量 ○カッター：1 個 ○両面テープ：1 個 ○筆記用具：適量 ○スチロール用接着剤：1 個（光栄堂のスチのり50など） ○ハンディタイプの熱線カッター：1 個（HAKKO の No.251-01、goot の SC-2など） ○据え置き型の熱線カッター：1 個（サカイマシンツールの HCM-S PLUSなど） ?ラフスケッチを元にして、熱線カッターやカッターを用いてカタチを切り出していきます。 慣れないうちは、思ったように切り出せないかもしれませんが、失敗したらやり直せばよいと いう気持ちで気楽に取り組むのがコツです。やり直しがそれほど負担にならないのが、安 価でしかも手早く加工できるスタイロフォームを材料に使う最大の利点です。 カタチをつくりたい （迅速なモデリング） 材 料 道 具 ○文：赤羽亨?○制作協力：井澤謙介 図 36-1?今回スタイロフォームで制作するモデルのラフスケッチ。 出 力 高 度 な レ シ ピ 413 作 品 紹 介 イ ン ト ロ ダ ク シ ョ ン 入 力 デ ー タ 処 理 付 録 ?まず、大体のサイズをイメージしながら、大きな部材から材料を切り出していきます。ス ケッチでは明確ではなかった、サイズや物としての存在感を意識しながら大まかなカタチを 切り出します。このような大きな部材からの切り出しや、直線に切断したい場合などには、 据え置き型の熱線カッターが最適です。普通のカッターに比べると格段に切断時間が短 く、切断面の仕上りも綺麗です。 ?その次に、細部のカタチについても検討しながら切り出していきます。また、同時に全 体のバランスについても検討していきます。細部の切り出しやフリーハンドでの曲線カッ トには、小型で取り回しやすいハンディータイプの熱線カッターが最適です。価格も手頃 で、ホームセンターなどで入手することができます。 図 36-2?据え置き型の熱線カッター（左）と切り出している時の様子（右） 図 36-3?ハンディータイプの熱線カッター（左）と切り出している時の様子（右） 図 36-4?カッターで細かい部分を加工している様子 Recipes: various ways of handling I/O, processing & making things and ways of making models quickly to develop ideas physically.
- 19. Photo by SparkFun Electronics (CC: BY-NC-SA 3.0) Arduino Fio: a small Arduino with a battery charger and a socket for a XBee wireless modem And I designed Arduino Fio with Sparkfun Electronics in 2010. It’s a small Arduino with a battery charger and a socket for a XBee wireless modem. Of course, it’s an open source hardware product.
- 20. An open source Geiger counter with GPS and logger function developed by Safecast Recently, Arduino Fio has been utilized as a part of a very interesting project, bGeigie Nano. bGeigie Nano is an open source Geiger counter with GPS and logger function developed by Safecast. It consists of various open source hardware products by SparkFun and Adafruit.
- 21. The team held workshops in Fukushima and other areas of Japan, and has been publishing gathered data as online maps and smartphone applications.
- 22. http://blog.safecast.org/2013/07/bgeigie-workshop-aizu/ It’s a really interesting case of open source hardware in social contexts.
- 23. Introduction We are Makers (by Dale Dougherty) OK, let me introduce the Maker Movement in Japan around us.
- 24. Mini Maker Faire in Ogaki, a city with a population of 200,000 people We held Mini Maker Faire two times in our local town, Ogaki. Ogaki is a city with a population of 200,000 people. Though it’s a really small in comparison to Shenzhen or Tokyo,
- 25. >140 teams of Makers and 5,00 visitors we welcomed over 140 teams of Makers and 5,000 visitors
- 26. from all over the country from all over the country.
- 27. There were many interesting things by Makers
- 31. I believe in creativity of people as Makers I believe in creativity of people as Makers. I hope that you too. ;) The next one is an accelerator of the movement.
- 32. fabrication // 製造 fabulous // 素晴らしい fun // 楽しい foundation // 基礎?土台 failure // 失敗 future // 未来 federation // 連合 factory // 工場 facilitation // 促進 foolish // ばかげた fab // 誂える?拵える あつら こしら fusion // 融合 We have been running a studio with digital fabrication tools for two years, as a part of our institute. ↓ We named the workshop as ‘f.Labo’. The ‘f’ stands for various meanings. ↓ Usually, people at big companies fears failures. But to learn something, failures are very important. f.Labo is a safe base camp.
- 33. The space is like this.
- 34. CNC (Roland D. G.: Modela MDX-40A) Laser cutter (Trotec: Speedy300) 3D printer (3D Systems: Cube) Paper cutter (Graphtec: Craft ROBO) And there are various digital fabrication tools.
- 35. CNC (ShopBot: PRSalpha 96-48-6) 3D printer (MakerBot: Replicator 5th Gen.) 3D modeling I/F (3D Systems: Freeform) 3D scanner (Rubicon: 3D scanner)
- 36. do as told have a good command workshops as a‘stamp board’ Through observations of makers and students, we found that there is a gap between ‘do as told’ and ‘have a good command’. That’s why we designed over 20 workshops as a stamp board,
- 37. http://f-labo.tumblr.com and we held workshop so many times at our studio.
- 38. http://f-labo.tumblr.com This is an example. Started with drawing patterns and scanning, painted colors on an acrylic board, fabricated with a laser cutter. In the end, they got colorful buttons like this.
- 39. This is a little bit different. Started with drawing, made data with Illustrator, fabricated with a laser cutter. In the end, they got goods for lunch boxes.
- 40. One more example. Started with scanning with 123D Catch by Autodesk, edited, and printed with 3D printers. In the end, they got caps with faces for PET bottles.
- 41. http://f-labo.tumblr.com Through those activities, we developed a community around us.
- 42. tankaizu = illustrated parts breakdown budokai = martial arts cup As a project of the studio, we held Tenkaizu Budokai two times. The cup is named after Dragon Ball. Tenkaizu means illustrated parts breakdown, and budokai means martial arts cup.
- 43. Rules: 1. Should be built with 2.5mm thick MDF boards fabricated with a laser cutter and parts printed with a 3D printer 2. All parts should be assembled without glues The regulation was like this. Firstly, should be built with 2.5mm thick MDF boards fabricated with a laser cutter and parts printed with a 3D printer. Secondly, all parts should be assembled without glues.
- 44. Maker Faire Tokyo 2013 with O’Reilly Japan The last time was held with O’Reilly Japan as a part of the Maker Faire Tokyo 2013.
- 45. There were very interesting projects by Makers.
- 46. I really like his stool. This is a ‘transformer’
- 47. between a stool and a spider. As mentioned so far, Makers are really creative people.
- 48. Rebuilding the world from the‘periphery’ So let’s talk about the vision.
- 49. ‘Shenzhen is known as the Hollywood of Makers’ by Seeed Studio
- 50. Manufacturers Makers In reality, the volume of Makers, if we looking at the whole industry, might be like this. But I feel that the gap between Manufacturers and Makers has been getting closer in last a few years by leaders such as Seeed Studio, PCH and so on.
- 51. Mainstream Restrictions Restrictions Restrictions Restrictions Restrictions Restrictions Restrictions Restrictions Restrictions Restrictions Restrictions Restrictions Restrictions Restrictions Restrictions Restrictions Restrictions Restrictions Restrictions I have been trying to make people more innovative in Japan, but I feel it’s a little bit difficult. Japan is a so called developed country with many highly skilled manufacturers and creative people, but there are many restrictions especially for mainstream industry.
- 52. Mainstream How might we rebuild the world as more innovative ecosystems?
- 53. Mainstream ‘Periphery’ To tackle this challenge, I’d like to prose rebuilding the world from the ‘periphery’, instead of the mainstream. Since that should be much easier.
- 54. Case 1 An open make-a-thon event held with Engadget Japanese I’ll introduce my ideas utilizing case studies. I held over 10 make-a-thon events in this one year. This is one of them.
- 55. >30 participants including; software developers, hardware engineers, UI/UX designers, artists and local factory engineers We gathered around 30 participants including; software developers, hardware engineers, UI/ UX designers, artists and local factory engineers.
- 56. The design challenge of make-a-thon events How might we make our daily life pleasant with smartphone gadgets? The design challenge was, “How might we make our daily life pleasant with smartphone gadgets?”.
- 57. Electronics Circuit Exterior Smart- phoneApp Web Service konashi How might we encourage participants to think of the whole? The participants were encourage to think of the whole (big picture) instead of their comfort zones such as… To further facilitate communication between zones, we utilized konashi by Yukai Engineering.
- 58. http://konashi.ux-xu.com/documents/ Konashi is a physical computing toolkit to create wireless devices for smartphones & tablets. Technically it consists of a Bluetooth Low Energy wireless module and software libraries for Objective-C and JavaScript.
- 59. http://www.flickr.com/photos/opencu/sets/72157633896214841/ draw sketches to externalize and share ideas In the beginning of each event, we held idea sketching sessions starting from de?ning who and when, then drawing sketches to externalize and share ideas in a common format by following the same sketching rules.
- 60. http://www.flickr.com/photos/opencu/sets/72157633896214841/ >230 original ideas, 30 participants in 2 hours This method proved to be hugely productive, for instance producing over 230 original ideas from 30 participants in 2 hours.
- 61. http://www.flickr.com/photos/opencu/sets/72157633896214841/ In addition to the idea sketching sessions, we introduced the konashi software library for Objective-C or JavaScript
- 62. http://www.flickr.com/photos/opencu/sets/72157633896214841/ and practical ways of utilizing basic sensors and actuators. To simplify the step, we utilized the Grove toolkit by Seeed Studio. We found that the Grove toolkit was really helpful! After these introductory workshops, participants worked together toward the demonstration session on the day two.
- 63. Day 1 1-3 week(s) Day 2 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Introduction Make (distributed activities) Make (integration) Introduction Make (distributed activities) Make (integration) Lunch (team building) Make (distributed activities) Make (integration) Idea sketching Make (distributed activities) Make (integration) Idea sketching Make (distributed activities) Make (integration) Getting started Make (distributed activities) Make (integration) Hardware sketching Make (distributed activities) Make (integration) Hardware sketching Make (distributed activities) Presentation Presentation Make (distributed activities) Presentation Usually, hack-a-thon or make-a-thon events are held in continuous two days in a weekend. But we divided into two separate days. Since making physical things is a time consuming task. For example, purchase components online will take a day to be delivered. Print something with a 3D printer will take a few hours to a day. To let participants making things at high quality, we designed the schedule like this.
- 64. Engadget部活動:電子工作部「スマホ連係ガジェットを作ろう！」チーム「せんたく風鈴」 2013年8月17日（土）?25日（日） This is an example. The members of the team were a software developer, a hardware engineer, a planner, an engineer working at a small factory and so on. The team worked together,
- 66. Engadget部活動:電子工作部「スマホ連係ガジェットを作ろう！」チーム「せんたく風鈴」 2013年8月17日（土）?25日（日） They generated many ideas through an idea sketching session. Except for designers, people tend to hesitate drawing by hand, since they believe that they are bad at drawing. But once we introduced a simple rule of sketching in a few minutes, they started drawing immediately.
- 67. Engadget部活動:電子工作部「スマホ連係ガジェットを作ろう！」チーム「せんたく風鈴」 2013年8月17日（土）?25日（日） The participants generated many and
- 69. Engadget部活動:電子工作部「スマホ連係ガジェットを作ろう！」チーム「せんたく風鈴」 2013年8月17日（土）?25日（日） A companion device with sensors for smart phone that inform status of washing And the member of the team made a choice in the end of the day one. The idea was a companion device with sensors for smart phone that inform status of washing.
- 70. Within a few days, they worked in parallel to create parts through applying theirs skills
- 71. Engadget部活動:電子工作部「スマホ連係ガジェットを作ろう！」チーム「せんたく風鈴」 2013年8月17日（土）?25日（日） On the day two, all members got together to integrate components such as graphic elements
- 76. Engadget部活動:電子工作部「スマホ連係ガジェットを作ろう！」チーム「せんたく風鈴」 2013年8月17日（土）?25日（日） and an exterior built with laser-cut aluminum components
- 79. Engadget部活動:電子工作部「スマホ連係ガジェットを作ろう！」チーム「せんたく風鈴」 2013年8月17日（土）?25日（日） All members of the team worked together to integrate everything as a working prototype.
- 82. Engadget部活動:電子工作部「スマホ連係ガジェットを作ろう！」チーム「せんたく風鈴」 2013年8月17日（土）?25日（日） Good enough to introduce and evaluate the idea the end of the day two. It was a little bit bigger in comparison to the original idea. However, it was good enough to introduce and evaluate the idea.
- 83. In the end, they demonstrated in front of all participants.
- 85. Case 2 A project started with a closed make-a-thon The second case is a product development project. We embedded a make-a-thon as a kick- starter of the project.
- 86. This is ‘Hikarimasu’. I know more interesting projects in addition, but I can’t introduce today. Since they are under development as products.
- 87. Gathering diverse people, creating ideas together, making prototypes as Makers is a really practical way to create innovation
- 88. Manufacturers Makers It’s the end of my talk, so let me conclude. As I mentioned before, the volume of Makers might be like this. But I feel that the gap between Manufacturers and Makers has been getting closer in last a few years by leaders such as Seeed Studio, PCH and so on.
- 89. Mainstream ‘Periphery’ To change the world, starting from the ‘periphery’, instead of the mainstream.
- 90. Manufacturers Makers If we interpret the world like this, I believe that we can rebuild the world from the ‘periphery’. Let’s rebuild the world from us, Makers! Thank you very much.