建築発明工作ゼミ2008

1/30/2009

目次：Arduino

【変更】以下はArduino1.0まで対応したプログラム内容です。

特にシリアル通信においては、Arduino2.0使用の際、バイト送信する場合、

Serial.print(value,BYTE);

のかわりに、

Serial.write(value);

を使用してください。

・Arduinoボード購入先については、ページ右下のショップリストに掲載（秋葉原のマップはこちら）。
・Arduino 日本語リファレンス

書籍：Books
・Arduinoをはじめよう
・Making Things Talk -Arduinoで作る「会話」するモノたち
・Prototyping Lab ―「作りながら考える」ためのArduino実践レシピ
・CQ ham radio (ハムラジオ)増刊マイコンと電子工作No.1 電脳Arduinoでちょっと未来を作る 2010年 01月号 [雑誌]
・アーデュイーノ互換マイコン・ボードを作る (プリント基板付き電子工作解説書シリーズ)
・Physical Computing: Sensing and Controlling the Physical World with Computers
・Programming Interactivity: Unlock the Power of Arduino, Processing, and Openframeworks
・Practical Arduino: Cool Projects for Open Source Hardware (Technology in Action)
・Arduino Cookbook (Oreilly Cookbooks)

基本操作：Basics
「Arduinoのセッティング」--Arduino 0018のダウンロード／インストールの仕方
「Arduino基盤の概要」--Arduino基盤の機能や端子の説明
「Arduino　LEDの点滅」--プログラム、アップロードの仕方、LEDを点滅させる
「Arduino　７セグLEDの点灯」--７セグLEDの接続／表示方法
「Arduino　アナログ入出力」--LEDの明暗をコントロールする

入出力部品の種類：Input/Output Parts and Materials
「センサについて」--赤外線距離センサ、光センサ、タクトスイッチの接続と入力方法
「センサについて２」--各ショップにおけるセンサの種類（秋月、千石、共立、Sparkfun）
「出力方法について」--表示、アクチュエータ、熱、音などの出力部品の種類について
「Arduino　モータドライバ+モータ」--モータドライバやDCモータの種類／選び方
「スピーカ/音出力について」--通常のコーンスピーカ以外の特殊なスピーカなどについて
「導電性素材／材料について」--電気を通すことができる様々な材料について
「素材実験／鉛筆の描画線」--紙の上に鉛筆で描いた線を可変抵抗として使う
「素材実験／小型・薄型の材料」--チップLEDやペーパーバッテリなどの小型部品について

センサ（入力系）各種：Sensors/Inputs
「センサについて」--赤外線距離センサ、光センサ、タクトスイッチの接続と入力方法
「Arduino　圧電スピーカ」--ブザー、センサとして圧電スピーカを使う／シリアルモニターの仕方
「Arduino　加速度センサ」--加速度センサで物体の傾斜角を計測する
「Arduino　デジタルコンパス／HMC6352」--方位センサ「HMC6352」の使い方
「Arduino　距離センサ／超音波レンジファインダー」--Parallax「Ping)))」の使い方
「Arduino-Processing　BlueTooth通信+曲げセンサ」--曲げセンサの入力値をBluetoothで送信する
「Arduino　タッチパネル（４線式）」--４線式タッチパネルの接続方法／使い方
「Arduino　タッチセンサ」--抵抗だけでタッチセンサをつくる
「Arduino　デジタルカラーセンサ S9706」--RGB同時測光カラーセンサの実験
「光センサフォトICダイオード S9648-100」（建築農業工作ゼミ2009より）
「温・湿度センサ SHT-71」（建築農業工作ゼミ2009より）
「温度センサ LM35DZ」（建築農業工作ゼミ2009より）
「温度センサ LM60BIZ」（建築農業工作ゼミ2009より）
「Arduino：7セグ＋照度センサNJL7502L」--照度センサで得た値を7セグを用いて表示する

マトリクスLED：Matrix LED
「Arduino　マトリクスLED１」--マトリクスLEDをArduinoに直結して表示する
「Arduino　マトリクスLED２／MAX7219」--LEDドライバMAX7219でマトリクスLED表示する
「Arduino+Processing　マトリクスLED＋Webカメラ」--Webカメラの映像をマトリクスLEDに映す

サーボ／モータ／モータドライバ：Servos/Motors/Motor drivers
「Arduino　サーボ制御」--PWM、ライブラリ、パルスによるサーボ制御
「Arduino　小型DCモータ／TA7291P」--モータドライバTA7291Pでモータを制御する。
「Arduino　モータドライバ+モータ」--モータドライバやDCモータの種類／選び方

シリアル通信：（パソコン上のProcessingプログラムとの通信）Serial communication
「Arduino-Processing　シリアル通信１」--ひとつの値を送信する（非同期通信）
「Arduino-Processing　シリアル通信２」--複数の値を送信する（同期通信）
「Arduino-Processing　シリアル通信３」--大きな値を複数送信する（ビット演算の説明）
「Processing-Arduino　シリアル通信４」--Processingの図形をマウスで動かしてArduinoを制御
「Arduino-Processing　シリアル通信５」--大きな値、複数の値を文字列で一括送信する
「Arduino-Processing　シリアル通信６」--複数のArduinoをProcessingを通してシリアル通信する

ワイヤレス／ネットワーク通信：Wireless/Network comminication
「Arduino+Xbee Shield/Processing+XBee Explorer USB」--Xbee、XBee Explorer USBを用いて無線通信する
「Arduino-Processing　BlueTooth通信+曲げセンサ」--曲げセンサの入力値をBluetoothで送信する
「Processing-Arduino　ネットワーク制御」--ネットワークを通してサーボ、LEDを制御する
「Arduino　Ethernet Shield」--イーサネットシールドを使って、ArduinoをWebサーバとして機能させる
「Arduino Mega + Ethernet Shield」--未対応のArduino Megaにイーサネットシールドを重ねて使う方法
「Arduinoで計測した値を指定のwebサーバに送信／保存する」（建築農業工作ゼミ2009より）

ビデオ信号／TV：Video signal/TV
「Arduino　ビデオ信号／テレビ画面に出力」--Arduinoを使ってテレビ画面に模様や矩形を表示する
「Arduino　ビデオ信号／バウンドするドット」--Arduinoを使ってテレビ画面に動く映像を表示する

ライブラリ：Libraries
「Processing-Arduino　Firmataライブラリ」--ProcessingでArduino基板の各設定をし制御する。
「Arduino PID制御ライブラリ」--PID制御用の専用ライブラリ

シールド／ハードウェア：Shield/Hardware
「Arduino TouchShield Slide」--Liquidwireが販売しているArduino用OLEDタッチパネルスクリーン
「Arduino　Li-ionバッテリ Litium Backpack Stealth」--Arduino基板用リチウムイオン充電電池パック
「Arduino AC Power Shield」--交流電源を制御するArduinoシールド
「Arduino Mega+Arduino IDE version 0015」--54個のデジタル入出力ピンがある大型のArduino基板
「Arduino Mega：ピンマッピング」--Arduino MegaボードとATmage1280のピン配置関係
「Arduino Mega：analogRead 8~15番ピンのバグ」--Arduino0017におけるバグの解決方法
「Arduino Quad Core Quadruino」--ATmega328を４個搭載したArduino基板：Quidruino
「DSbrut」--LilyPad ArduinoでプログラムできるニンテンドーDS用のカートリッジ基板

目次：Processing

＊以下のサンプルは、Processing1.5バージョンを前提としたプログラムです。現行（2013年時点）のProcessing2.0では変更点がいくつかあるので、そのままでは動作しないプログラムもあります（videoライブラリなど）。近日中に記載内容をProcessing2.0にあわせて変更していきたいと思います。もうしばらくお待ち下さい。

書籍：Books
・Built with Processing[Ver. 1.x対応版] -デザイン/アートのためのプログラミング入門
・ビジュアライジング・データ ―Processingによる情報視覚化手法
・Getting Started With Processing
・Processing: A Programming Handbook for Visual Designers and Artists
・Processing: Creative Coding and Computational Art (Foundation)
・Learning Processing: A Beginner's Guide to Programming Images, Animation, and Interaction
・Programming Interactivity: Unlock the Power of Arduino, Processing, and Openframeworks

基本操作：Basics
「Processingのダウンロードとインストール」--Processingのセッティング。
「Processingの基本操作　その１」--プログラムの仕方。
「Processingの基本操作　その２」--図形の描画。
「Processingの基本操作　その３」--図形を動かす。
「Processingの描画サンプル」--図形を動かすサンプル。
「Processing　マウス入力１」--マウスボタン／クリック。
「Processing　マウス入力２」--マウスに合わせて図形を動かす／図形をドラッグする。
「Processing　マウス入力３」--図形の上にマウスが重なると色が変わる／ロールオーバー。
「Processing　マウス入力４」--トグルボタン／フラグ／３回押すとオンになるスイッチ。
「Processing　文字と画像」--文字（フォント）の表示方法、画像の取り込みと表示方法。
「Processing　手描きの線の表現」--手描きで自由に線を描く。
「Processing　ドラッグしながら図形を描く」--描画ソフトのように矩形をドラッグして描く。
「Processing：デジタル時計のプログラム」--時間に合わせて文字列を表示する。
「Processing：アナログ時計のプログラム」--時間に合わせて図形を回転させる。

サウンド：Sound
「Processing　サウンド/Sonia　JSynプラグイン」--MacOSX(Intel)は、JSynプラグイン再インストールが必要。
「Processing　サウンド１／Sonia」--Soniaライブラリで音源の再生／停止／ポーズする。
「Processing　サウンド２／逆再生」--Soniaライブラリで逆再生の音源をつくる。
「Processing　サウンド３／テンポ」--Soniaライブラリで音源再生のテンポ変換をする。
「Processing　サウンド４／スクラッチ」--Soniaライブラリを使って曲をスクラッチ演奏する。
「スピーカ/音出力について」--通常のコーンスピーカ以外の特殊なスピーカなどについて

ファイル選択／読み込み／書き出し：File chooser/File loading/File output
「Processing　FileChooser/ファイル選択画面の表示」--Java Swingファイルチューザー（画像／音源ファイル読み込み）。
「Processing　FileChooser２」--ファイルチューザーで画像を選択表示、ドラッグ可能にする。
「Processing　ドラッグした図形の動きを記録/保存/再生する」--データのセーブ／ロードを使ったサンプル。

Webカメラ：Web camera
「Processing　Video (Webカメラ)」--Webカメラの使い方／映像にフィルタをかけて表示。
「Arduino+Processing　マトリクスLED＋Webカメラ」--Webカメラ映像をマトリクスLEDに映す。
「Processing　Webカメラを光センサとして使う」--点光源で画面内に線を描く。
「Processing　Webカメラ／定点記録画像」--Webカメラ映像を0.5秒おきに画像保存（JPEG）する。
「Processing　Webカメラ/カラートラッキング」--Webカメラを使い、色を手がかりに物体を追いかける。
「Processing　Webカメラ/モーショントラッキング」--Webカメラを使って動体検知する。

シリアル通信：（センサ/アクチュエータ＋Arduino基板との通信）Serial communication
「Arduino-Processing　シリアル通信１」--ひとつの値を送信する（非同期通信）。
「Arduino-Processing　シリアル通信２」--複数の値を送信する（同期通信）。
「Arduino-Processing　シリアル通信３」--大きな値を複数送信する（ビット演算の説明）。
「Processing-Arduino　シリアル通信４」--Processingの図形をマウスで動かしてArduinoを制御。
「Arduino-Processing　シリアル通信５」--大きな値、複数の値を文字列で一括送信する。
「Arduino-Processing　シリアル通信６」--複数のArduinoをProcessingとシリアル通信する。

ネットワーク／ワイヤレス通信：Network/Wireless communication
「Processing-Arduino　ネットワーク制御」ネットワークを通してサーボ、LEDを制御する。
「Processing　HTTPサーバ/Webページ表示」--Networkライブラリを使ってWebサーバとして機能させる。
「Arduino+Xbee Shield/Processing+XBee Explorer USB」--Xbee、XBee Explorer USBを用いて無線通信する。
「Arduino-Processing　BlueTooth通信+曲げセンサ」--曲げセンサの入力値をBluetoothで送信する。

その他：Others:3D models/Sudden Motion Sensor(Mac)/QR code/Firmata library
「Processing　3Dモデル／OBJ Loader」--外部制作した3Dモデルを読み込む。
「Processing　緊急モーションセンサー(Mac)」--緊急モーションセンサーで3Dモデルを動かす。
「Processing　QRコード／2次元コード」--QRコードを生成／読み込み／解読する。
「Processing-Arduino　Firmataライブラリ」--ProcessingでArduino基板の各設定をし制御する。
「Processing　ライブラリのインストール先（v149以降）」バージョン149以降のライブラリインストール変更点。
「ProcessingプログラムをApplet表示する方法」--プログラムをWeb上でAppletを使って表示する。

1/11/2009

展覧会報告

建築発明工作ゼミの展覧会「BODY, FURNI, ROOM」が「GALLERY OBJECTIVE CORRELATIVE」にて、2008.12.14-17まで開催されました。

巨大な折り紙、振動モータ、プロジェクタ、超磁歪素子スピーカ（壁上）を使って相互作用する。

室内壁面上に氷をつくる（ペルチェ素子使用）

カーテンがモータ制御によって自動的に開閉し、重心移動によりカーテンレール自体が回転する。

12/21/2008

Processing-Arduino　Firmataライブラリ

今回は、「Firmataライブラリ」のテストを行いたいと思います。
通常Processing-Arduinoの間を通信させるときにはシリアル通信を使い、Processing側のプログラムとArduino側のプログラムをそれぞれ別々に書いていましたが、「Firmataライブラリ」を使うことで、Processing側から直接Arduinoをプログラムし制御することが可能になります（パソコンにUSB接続したArduino基板をProcessing側からのプログラムだけで操作できるので便利です）。

Firmataライブラリを使うための準備：
・まずFirmataライブラリをダウンロードし、Processingのlibrariesフォルダ内にインストールします。
・Arduino-0012であればArduino用Firmataライブラリは含まれているので、メニューバーのSketchBook>Examples>Library-Firmata>StandardFirmataを開き、Arduino基板にアップロードしておきます。Arduinoのセッティングは以上です。

今回はProcessing用のFirmataライブラリに含まれているサンプルを用いたいと思います。
Processingを開いて、File>Sketchbook>libraries>arduino>examples>arduino_outputを選択します。
以下のようなプログラムが表示されるはずです。


import processing.serial.*;

import cc.arduino.*;

Arduino arduino;

color off = color(4, 79, 111);
color on = color(84, 145, 158);

int[] values = { Arduino.LOW, Arduino.LOW, Arduino.LOW, Arduino.LOW,
 Arduino.LOW, Arduino.LOW, Arduino.LOW, Arduino.LOW, Arduino.LOW,
 Arduino.LOW, Arduino.LOW, Arduino.LOW, Arduino.LOW, Arduino.LOW };

void setup() {
  size(470, 200);
  
  println(Arduino.list());
  arduino = new Arduino(this, Arduino.list()[0], 115200);
  
  for (int i = 0; i <= 13; i++)
    arduino.pinMode(i, Arduino.OUTPUT);
}

void draw() {
  background(off);
  stroke(on);
  
  for (int i = 0; i <= 13; i++) {
    if (values[i] == Arduino.HIGH)
      fill(on);
    else
      fill(off);
      
    rect(420 - i * 30, 30, 20, 20);
  }
}

void mousePressed()
{
  int pin = (450 - mouseX) / 30;
  
  if (values[pin] == Arduino.LOW) {
    arduino.digitalWrite(pin, Arduino.HIGH);
    values[pin] = Arduino.HIGH;
  } else {
    arduino.digitalWrite(pin, Arduino.LOW);
    values[pin] = Arduino.LOW;
  }
}

Processing上でこのプログラムをランさせます。この時点でProcessingから、Arduino基板の各ピンの入出力設定がなされます。Processingでは以下のような画面が現れます。

１４個ならんでいる正方形をそれぞれクリックすれば（クリックするとその正方形は塗りつぶされる）、Arduinoの0番ピンから13番ピンの合計14個のピンに対応してデジタル出力されます（Processing画面上の左端の正方形がArduinoの13番ピンに対応）。試しにProcessing画面上左端の正方形をクリックすると、13番ピンに接続されたLED（基板内蔵LED）が点灯します。同様に他の正方形をクリックすれば、それに対応したピンからデジタル出力されることが確認できます（各ピンにLED+抵抗:220Ωを接続して下さい）。
ただし、0番ピンと1番ピンに関しては、Processing-Arduino間でのシリアル通信で使用されているため、クリックしても反応しないので、2番ピンから13番ピンでのデジタル出力制御となります。

Processingのプログラム上で、


arduino.pinMode(ピン番号, 入出力設定);

とすれば、Arduinoの任意のピンの入出力設定（Arduino.INPUT または Arduino.OUTPUT）を行うことができます。
出力をHIGHかLOWにするには、


arduino.digitalWrite(ピン番号, 出力値);

で、出力値をarduino.LOWかarduino.HIGHで設定します。
そのほか、


デジタル入力：arduino.digitalRead(ピン番号)
アナログ入力：arduino.analogRead(ピン番号)
アナログ出力：arduino.analogWrite(ピン番号,出力値)

という感じになるので、arduino.を頭につければ、Arduino上でのプログラムとほぼ同じです。

12/06/2008

スピーカ/音出力について

音を出力するものとしてコーンスピーカが一般的に使われますが、それ以外にも以下のようなものがあります。

・「圧電スピーカ」：パルスを送り振動させブザーのような音を鳴らす（「Arduino　圧電スピーカ」を参照）。
・「振動モータ」：偏心錘がついたモータによって振動させる（携帯電話のバイブレータなど）。
・「ソレノイド」：電磁石の力によって金属のシリンダーを往復運動させ、物体などをたたくことで音を出す。
・「パラメトリックスピーカ」：指向性スピーカ（超音波スピーカによる方向性／反射性のある音のビーム）。