ラジコン型ゴミ捨てIoTロボット「ホッパーくん」

ゴミをゴミ箱に投げ入れたことはありますか？

勉強中やテレビを見ているとき、誰しも鼻を噛んだティッシュやいらないメモなどをゴミ箱に投げ入れたことがあるのではないでしょうか？

投げたは良いものの、ゴミ箱から外してしまった時に、拾って捨てるのは非常に億劫ですよね。

そういう時こそ、私たちが開発した「ホッパーくん」の出番です。

ホッパーくんを使うことで、自分は動かずにゴミを確実にゴミ箱に入れることができます。

特徴

ホッパーくんの特徴は以下の4点です。

1. アプリからの操作で移動
2. 移動支援が充実
3. 確実な投擲ができる
4. ゴミ捨てが楽しくなる

ホッパーくんはスマホアプリからラジコンのように操作することで、自分は全く動かずにゴミを捨てることができます。画像はアプリ画面の一例です。右側の4つのボタンで前進/後退/左右旋回をすることができ、左側のボタンでゴミを射出することができます。また、ゴミ箱までの距離を画面上に表示することで、より確実にゴミを入れることができます。画面の背景にはホッパーくん視点のカメラ映像がリアルタイムで流れており、臨場感のある体験が可能です。

実装

以下にシステム構成の図を示します。ロボットには、カメラ、キャタピラ、投擲機構、距離センサが搭載されており、全てがRaspberry Piに接続されています。アプリからは、距離せんさの取得タイミングの制御、モーターのON/OFF制御をWi-Fiを経由して行っています。Raspberry Piからはカメラの映像がストリーミング配信されており、アプリ画面上にリアルタイムで表示させています。

投擲機構

おもちゃの卓球用トスマシンを分解して搭載しています。

トスマシンを動かすモーターの配線を特定し、モータードライバーを介してラズパイで制御します。

距離センサ

HC-SR04を使用しています。ラズパイのGPIOピンが3.3Vに対し、距離センサは5Vで信号を出すので、直接接続するのではなく、一度分圧してから接続しています。

距離データは、ラズパイ上に簡易的なAPIエンドポイントを作成し、アプリからリクエストを送ることでやり取りしています。

カメラ

ラズパイにカメラモジュールを接続し、mjpeg-streamerというライブラリを持ちいてストリーミング配信を行っています。

感想

今回、ゴミの投げ入れに失敗した経験から、ラジコン型ゴミ捨てIoTロボット「ホッパーくん」を開発しました。

苦労した点としては、キャタピラ上に投擲機構やラズパイなど全ての部品が載るようにうまく組み立てることが挙げられますが、なんとか愛嬌のあるロボットを組み立てることができました。

工夫した点としては、市販のおもちゃを分解して投擲機構を実装した点や、カメラ映像をストリーミング配信するようにした点が挙げられます。

今後は、カメラ映像からゴミ箱の物体検出を行い、全自動的にゴミ箱に接近/射出する機能を実装したいと考えています。