Project Note

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概要：エアガンでの射撃とダーツを組み合わせたゲームを作る。
ダーツのボードに衝撃を感知するセンサーを取り付け、ディスプレイに表示したい。
あわせて、QRコードを読み取ると点数を確認できる仕組みを作りたい。

プロセスメモ

■は考えないといけないこと、疑問等
●は具体的にやること
→はやったこと

■衝撃の感知方法

■本物のダーツってどんな仕組みなの？
→調べると難しい計算式で場所を特定してるみたい

●簡略化した衝撃感知の方法を考える
→考えた結果が以下の通り

オレンジの断面のように得点を区切り過ぎてしまうとセンサーでの感知が難しくなってしまう。
そこで、縦線での区切りをなくし、円形で得点を区切ることにした。やまさんナイスアイディア。
今回は圧力センサーを使って製作する。

とりあえず繋いでみる

●圧力センサー1つをarduinoと接続する

→正しい繋ぎ方を見つけるにはかなり苦戦した
→最終的な繋ぎ方は下の写真の通り

ソースコードは以下の通り(ChatGPT使用)
→このコードにより、シリアルモニターに数値が送られるようになった。

QRコード生成

■シリアルモニターの数値からQRコードを作る方法は？

●ソースコードを調べる
→QRコード作成までのプロセス
センサーが感知する→arduinoが数値化→スコア化してPythonに送信→PythonがQRコード作成、Finderに送信

→再びChatGPTを使用。コードは以下の通り

なお、シリアルポートの特定には以前の講義で使用したserial_serch.pyを使用した。

スコアはまだ割り振っていないため適当だが、しっかりとPythonが動いて、Finder上にQRコードが生成された。
（めちゃくちゃ苦戦したから感動）

5000円の損失

arduinoとセンサーの接続、そしてQRコードの作成までの一連の流れはうまくいった。

■しかし、圧力センサーをブレッドボードに直に刺すと短すぎてダーツボードに貼り付けが不可能である。
これは把握済みであったため当初は配線を半田付けして延長しようと考えていた。
→いざ半田付けをしてみると、難易度が高すぎて犠牲になったセンサーがいくつかあった。

足が溶けたセンサー

→本来の予定では、12個の圧力センサーを使用予定だったが予備を含めて15個注文した。（5000円以上）

注文した次の日にピエゾ素子というものを見つけた。これは、圧力センサーより安価で反応も良い。
しかし、注文した圧力センサーは発送の準備がされてしまっていた。

ピエゾの良い点は、配線が半田付けされている点だ。
自分たちで配線を半田付けする必要がないため、犠牲を出すことはない。
早くこれに気づけていれば出費を防げていた。痛い、、

→圧力センサー作戦は中止。ピエゾ素子を15個使う方向へシフト。

接続方法

■6個までしか接続できないarduinoに15個どうやって接続する？

→とりあえずブレッドボードを3個使ってジャンパ線で繋ぐ。
結果）なぜかうまくいかない、配線ごちゃごちゃ。

→マルチプレクサを使う
結果）配線方法が難しい、迷宮入り。

●大きいブレッドボードを使う
結果）これに落ち着いた。最終的に使うピエゾは10個になった。
A0-A5までを使用し、それぞれブレッドボードで分岐させ、アナログ端子１つに対してピエゾを２つ繋ぐようにした。
同じ点数のピエゾが２つ存在するということだ。

ピエゾとarduinoを接続

→とりあえずブレッドボード一つで収まる数だけ接続してみた。
ピエゾは間に1mΩの抵抗を並列に挟む必要がある。
また、ピエゾには極性がない。

図に表すとこんな感じ

→4個繋ぐとこんな感じ
→反応する感じや動作の確認は取れた。

しかし、これでは配線が短すぎてダーツボードに取り付けられないため,
●半田付けで延長することにした。
ぶっちーさんに任せたところ才能が開花していい感じに仕上げてくれた。

→ついでに、配線の先端が線のままだとブレッドボードに差しにくいため、ピンの半田付けもしてもらった。

→配線の延長に成功したところで、新しく購入した大きいブレッドボードを2個使ってピエゾを15個接続、
そして事前に製作しておいたMDFのダーツボードに仮止めして動作確認を行なった。

ソースコード

Python

arduino

一連の流れ

Pythonを動かし、ターミナルに"start"と入力する
↓
60秒間のカウントがスタートされ、その間のみピエゾの値を感知、
それぞれ割り当てられた固定の点数を合計していく
↓
60秒後、合計点数を表示するためのサイトに飛ぶQRコードが生成され、画面に表示される
↓
QRコードをスマホで読み取ると点数の確認ができる

合計点数を表示するためのサイトは、Githubにて新しいリポジトリを作成した。
テスト表示用ページ

動作確認と変更

動作確認の結果は、ほぼ失敗であった。

■問題点としては、一つの大きいボードにピエゾをいくつか貼り付けているため、
全てのセンサーが共振する感じになってしまい、ピエゾ側が当たり判定を区別できない点だ。
これにより、PCに送られてくる点数は暴走し、一回のヒットでズラーーっと点が送られてきてしまった。
簡単にいうと、一回のヒットで全てのピエゾが反応していることになる。

●考えられた改善策としては
①ピエゾとMDFの間にスポンジを貼り、振動を吸収させる
②ダーツボードを一枚板で作るのではなく、点数ごとに分けて製作する

→よく考えた結果、ダーツ形式の難しさを再認識したため、大幅な路線変更をすることにした。
そもそものテーマであるダーツをやめて、電子版の射的のようなものをゴールにすることにした。

しかし、センサーが感知する→arduinoが数値化→スコア化してPythonに送信→PythonがQRコード作成、Finderに送信
という一連の流れは変わらないため、的の形式を変えるだけで対応することができた。

的の作成とメインボックス

的の作成

的の素材はMDF2.5mmを使用した。
→的の絵に関しては、やまさんが手書きした宇宙人のイラストとぶっちーさん制作の火星人のデータを
イラストレーターでトレースした。そしてそのデータを元にレーザー加工機でカットした。

普通にキモすぎる

メインボックス

arduinoやブレッドボードがむき出しだと、プロトタイプ感が否めない。
そのため、パソコンケースのようなものが必要になった。
→ここはやまさんに設計から制作までをお任せした。
完成品は以下の画像の通りである。しっかり配線も通るように考えられている

仮組、動作確認

→的にピエゾを貼り付け、土台に固定した。土台は3Dプリンターで刷ったもの。

→次に、メインボックスの底板にブレッドボードとarduinoを固定した。
→そして、配線をMDFのくり抜かれた部分に通しながら組んでいった。最終的には下の画像の通り。