公立はこだて未来大学 塚田研究室
近年，日用品にセンサを取り付けることで，既存の日用品の機能を拡張し，生活のサポートやコミュニケーションの促進を図る研究が盛んに行われている．しかし，既存の日用品を拡張しようとすると，センサの選定や取り付け位置，認識対象とする動作の登録に大きな手間がかかる．そこで，本研究では日用品の挙動を手軽に記録し，多様なアプリケーションに活用するスマートステッカー「DailyProbe」を提案・実装する．DailyProbe は，センサやディスプレイ，IoT マイコンで構成されており，手軽に日用品に着脱できる機構を持っている．ユーザは実際に日用品の動かしながら手軽に登録し，任意のアプリケーションに対するトリガーとして利用できる．
本研究では，熱溶解積層方式 3D プリンタを G-code で直接制御することで，封蝋表現を実現する手法を提案する．具体的には，ノズルの温度をフィラメントの適正温度よりも高温に設定し，一箇所に多量のフィラメントを押し出す．次に，手動または自動で型をフィラメントへ押し込むことで，樹脂を封蝋のように固定する．
近年，IoTが一般化している中で，ArduinoやRaspberry PiなどのIoTデバイスの動作や仕組みを他者と共有する場面が増えてきている．この際，ソースコードやテキストのみではデバイスの振る舞いを伝えることは困難であるため，オンラインでのチュートリアル動画が広く利用されている．また，IoTプログラミング学習では，動画の内容やソースコード，ユーザの手元にあるデバイスや回路と言った複数の要素を意識して学習していく必要がある．そのため，初学者は複数の要素のどれを意識すればいいのか・どこから見ればいいのか，分からずに困ってしまうということがある．また，チュートリアル動画は，従来のテキスト形式と比較すると，ソースコードとのリンクが弱く，動画上のデバイスの挙動の詳細理解が難しいという問題がある．
そこで本研究では，IoTデバイスのチュートリアル動画にスクリプト言語を埋め込むことで，実世界のIoTデバイスとWeb上でのソースコード提示を制御し，動画視聴者の学習を支援するシステムを提案・開発する．本システムでは，動画上のデバイスの動きに対応して，実世界のデバイス操作とソースコードの提示を行うことができる．たとえば，動画でデバイスのLEDが光ると，ユーザの手元のデバイスのLEDも光り，システム画面でLED点灯のソースコードが表示される．システムを用いることで，動画視聴者のデバイスに関する理解度の上昇やモチベーションの向上といった効果が期待できる．
低価格帯3Dプリンタの普及により，個人レベルでも様々な機構部品を設計／出力することが可能になった．しかし，一般に部品設計には専門的なアプリケーションを使いこなす必要があり，習得には多大な時間と労力が掛かる．本研究では，先行研究として提案した「可変抵抗に操作感を付与する外骨格機構」に焦点を当てた，インタラクティブな機構モデリング支援ツールを作成する．
3Dプリンターの普及によって，個人でも利用可能なモデリングツールが多数登場しつつある．例えば，2Dスケッチやプリミティブな3Dモデルを組み合わせてモデルを生成できるツール（例：Autodesk社 Fusion 360）や，独自のプログラミング言語によってコードを記述してモデルを生成できるツール（例：OpenSCAD）等がある．こうしたツールに習熟することで，単純なケース等はもちろん，歯車やスライドといった機構部品を設計し，3Dプリンターで出力することができる．しかし，こうしたツールの習熟には時間と労力が必要である．特に，複数の機構部品を組み合わせて実用的な機構設計を行うことは，部品の噛み合わせや組み立てを考慮する必要があり，一層困難であった．
そこで本研究では，こうした機構の例としてギアボックスに着目し，ユーザーにとって分かりやすいパラメータ（例：ギア比，外径サイズ，固定方法等）を入力として，カスタマイズしたギアボックスを手軽に設計し，3Dプリンターで一体造形可能な支援システムを提案する．今回は，遊星ギアを対象とした3Dモデル作成システムをOpenJSCADをベースで作成し，出力・組立ができることを確認した．
