Arduinoで本格的なクレーンゲームを自作しました【電子工作】

皆さんのお家にクレーンゲームはありますか?

ゲームセンターに行くとつい100円入れて遊んでしまいますよね、お家にクレーンゲームがあれば遊び放題!ということでArduino(アルドゥイーノ)という電子基板を使用して本格的なクレーンゲームを自作しました。

記事の概要
  • クレーンゲームを自作する方法(設計~組立)
  • 購入した部品の紹介など
  • クレーンゲームの組立
目次

自作クレーンゲームの設計

アームユニットの選定

アーム部分は一から自作するのではなく、ユニット化された商品を海外から購入しました。

大きさ的には幅が275mm程度となっており、本体フレームに納めて300mm以内に出来そうです。

海外サイトで購入したため届くのに2週間近くかかります。

リミットスイッチや各種モーターがすでに取り付けられたユニットなので電気流せば動く簡単な代物なのですが、コネクターは見たことがない形状です。

とりあえず、コネクター(メス)が見つからなければ切断して別のコネクターに付け替えることにします。

アルミフレーム設計

まず家に置くのであれば本体の大きさは限りなく小さくしたいため、購入したアームユニットがギリギリ入る300mm幅×300mm奥行程度でアルミフレームを設計します。

フレームのイメージ

全体が決まればアルミ部品メーカーから取り寄せます。

切断面もかなり綺麗です。

電気回路設計

今回はArduino(アルドゥイーノ)という電子基板を使うので入出力の接点数に制限があります。

操作系はジョイスティック型が希望でしたが接点数を減らすため、ボタン1(X移動)→ボタン2(Y移動)のボタン2つ型のクレーンゲームにします。

アームユニットのコネクター調査

アームユニットのコネクター信号

まず購入したアームユニットのコネクター詳細について調べたところ上記のように16P(16本線)の信号が来ていることがわかります。

Arduino信号表

その信号をArduinoに入出力するための信号表を作成します。

なお、A6の景品獲得検知は今回は不使用&機構は作成せず将来対応とします。

基板設計

メインの基板にはブレッドボードかユニバーサル基板、又は自作基板の選択肢がありますがせっかくなので自作基板を作ることにします。

回路図

回路図を作成します。

電子部品には、下記を使用します。

表面実装が必要ないDCモータードライブキットを使用することで半田付けを簡素化しています。

※コインセレクターはJ4のXHコネクタに接続し、ボタンはJ5のXHコネクタに接続します。

基板イメージ

基板データをKiCadというソフトで作成します。

自作プリント基板

自作プリント基板&プログラミングデータはBOOTHで販売中です。
https://nbth.booth.pm/items/3709238

このように電子部品を乗せて半田付けするだけで自作基板の完成です。

配線途中

秋月電子のモータードライバー基板は、メイン基板の裏側につける形でも良いです。

Arduinoのプログラミング(ソフト)

イメージ

ArduinoのプログラミングをArduino IDE(ソフト)を使って黙々とプログラム(スケッチデータ)を作成します。

自作クレーンゲームの部品

アルミフレーム一式

20mm×20mmの汎用アルミフレームです。

コインセレクター

このコインセレクターはコインの直径を検出するタイプなので100円や10円、メダルなど好きな硬貨に切り替え可能です。

アームユニット一式

海外サイトから購入しました。

8mmシャフト棒×2本

直径8mm、長さ約250mmのシャフト2本です。アームユニット一式を乗せるシャフトです。

3Dプリンターによるパーツ

3Dプリンターによるパーツ

必要なパーツを色々と印刷します。

上記の写真はアームユニットが乗る8mmのシャフトをアルミフレームに固定するパーツです。

8mmシャフトを固定するブラケットは3Dデータ販売中です。
https://nbth.booth.pm/items/4152326

ボタン(青・緑)

青ボタン
緑ボタン

ボタンは照光LED付きのタイプを選定しました。

国内でちょうどよい小さめのボタンが無かったため、こちらも海外から購入しました。

海外サイトで購入しました。

自作クレーンゲームの組立

とりあえずアルミフレームを組み立ててアームユニット一式を乗せます。

3Dプリントパーツ(黒)でテーブルや景品獲得口を作成し、コインセレクターを取り付けます。

コインセレクター側面

コインセレクターの側面から設定するコインを取り外し可能です。※10円が少し見えているのがわかるでしょうか。

景品獲得口はGETした景品が転がるように傾斜をつけます。

アームユニットのコネクターは別のコネクターをつけるための変換基板をユニバーサル基板で自作します。

※ユニバーサル基板にピンヘッダをつけてXHコネクターに変換します。

ボタン1(緑)と、ボタン2(青)を取り付けします。

最後に自作基板とアームユニットのコネクター、ボタン、コインセレクターなど、各種配線を接続したら完成です。

自作クレーンゲームの動作

  1. ACアダプターをコンセントに差し電源を入れるとアームユニットが原点復帰動作
  2. コイン投入でスタート
  3. ボタン1(緑)点灯
  4. ボタン1(緑)を長押ししている間のみアームが右移動(X方向)→ボタン1(緑)を離す
  5. ボタン2(青)点灯
  6. ボタン2(青)を長押ししている間のみアームが奥移動(Y方向)→ボタン2(青)を離す
  7. アームが下降しアーム閉
  8. 通常のクレーンのようにアーム閉のまま上昇し
  9. 原点(景品獲得口側)へ戻る
  10. アーム開く
  11. コイン投入待機状態(2.)へ戻る(ループ)

0:17 付近でピーンと音が鳴っているのは家の食洗機の音でクレーンゲーム機からではありません。

自作クレーンゲームまとめ

クレーンゲームを自作について、いかがでしたでしょうか。

技術的に難しい箇所もありますが、ネット上で調べればわかることが多いので「自宅にクレーンゲームが欲しい!」って方はぜひ自作にチャレンジしてみてください。

この記事が気に入ったら
いいね または フォローしてね!

  • URLをコピーしました!
目次