壓克力機器人製作指南

內容簡介
「壓克力機器人」穿越時空的回歸！！
「壓克力機器人」約於40年前誕生，以透明壓克力板加工製作，並具備簡單的動作構造，本書為其製作指南。
內容包含許多模仿動物或昆蟲等獨特動作的機器人；不論是孩提時代曾熱衷於「壓克力機器人」的讀者還是第一次接觸的讀者，都能藉由本書踏入進化後「壓克力機器人」世界。

本書特色
◎ 《Robocon》「機器人雜誌」大人氣專欄「壓克力機器人研究所」集結成冊，讓喜愛手作壓克力機器人的讀者一次看個夠！
◎ 新手也容易上手！從壓克力板入門的手作機器人必讀指南！

作者簡介
三井康亘
機器人藝術家。1947年生於大阪，後進入同志社大學的機械工程學系就讀，畢業後前往東京成為插畫家，並於1974年秋天開始製作壓克力機器人。至今為止已製作了大約2,000臺。
也因身為TAMIYA「ROBOCRAFT系列」及Vstone公司「M系列」的機器人開發者而知名。
2012年11月開始於《ROBOCON》國際中文版連載〈壓克力機器人研究所〉專欄。
 
譯者簡介
程永佳
日本國立橫濱大學國際社會科學研究所碩士畢。在中日口筆譯者之路上，持續努力中。

前言
「壓克力機器人」誕生至今已40年，試作臺數約有2,000臺。
能夠這樣一直持續下來，應該是因為很好玩……吧？！進入網路時代後，我開始收到來自「壓克力機器人」愛好者的電子郵件。
而且，如果用「壓克力機器人」或是「三井康亘」在網路上檢索的話，還可能在有這些關鍵字的網頁或是部落格碰到我（請以「WATARU」的發音來檢索漢字「亘」）。
特別是在「第一代壓克力機器人」（1974年〜1985年）時還是中小學生，之後成為技術者的人們，我常常會收到他們的電子郵件。
而且這些人中……好像還有不少人成了機器人研究員。一想到我竟然可以影響到現役的研究員就覺得真是太光榮了。
我把從2001年開始開發的TAMIYA「ROBOCRAFT系列」視為壓克力機器人的「第二代」。與塑膠模型的龍頭製造商TAMIYA一起工作，一直是我的夢想。 「ROBOCRAFT系列」是適用於初學者的機器人成套工具箱（KIT），現在已經是全球初學者市場最受歡迎的產品，目前有 26種。除此之外還有1種製作作業系列，因此販售中的產品合計有27種。TAMIYA公司的作風就是一旦出品就會賣很久，所以可以上市真的很令我高興。
2014年還由Vstone公司出品了「M系列」紅外線遙控式足球機器人。這是最近數年來我一直在開發的「第三代壓克力機器人」商品化的第1項產品。
在趣味機器人的世界裡，如果說2足步行人型機器人是脊椎動物的話，那我的機器人應該就算是無脊椎動物了吧。
當然，雖說是無脊椎動物，但真正的無脊椎動物還是充滿了不為人知的神祕要素。
可是，昆蟲會對光線有反應，還會因氣味而聚集在一起。就這些習性而言，感測器機器人的動作是很相似的。
總而言之，我對於可以像生物一樣動作的機構很有興趣。跟以前相比，現在的機器人變得更簡單、更合理，而且更精巧。
這本書是將《機器人雜誌》中連載的〈壓克力機器人研究所〉集合起來，再大幅加寫而成。是一本就連初學者也可以依此製作出壓克力機器人的製作指南書。
製作篇的編排方式為愈後面的篇幅難度愈高。
卷末附錄附有實際尺寸的設計圖面，用它們就可以馬上做出壓克力機器人。
準備篇的〈1.壓克力機器人之歷史篇〉中，除了在連載稿上大幅加寫之外，還增加了機器人的照片。以前常接觸壓克力機器人的人看了，應該會覺得很懷念吧。
製作篇的〈迷你機器賽馬〉並沒有放在連載裡，但是因為機構跟跑步機器人「奔跑的小狗」是共通的，所以就加進本書了。
希望各位能喜歡這本書！

2014年10月
三井 康亘

壓克力機器人之歷史篇──{從撲翼式飛機到壓克力機器人}

那是1974年的秋天。「壓克力機器人1號機」在我的工作桌上誕生了。那時候我27歳。
當時的我，是插畫家。工作範圍從週刊、雜誌到教科書都有，但事實上並不是很紅的插畫家，所以總是感覺不太適合自己，一直持續著「找尋自我」的日子。
當時我對萊特兄弟時代的飛行機械很有興趣。某一天，我突然想做做看兒時曾做過的橡皮筋動力模型飛機。
一旦開始久違的製作作業，就覺得很有趣。就像回到孩提時代一樣，我在代代木公園裡試飛，還追著飛機跑，有時還為了拿回飛機而爬樹。我還叫了同年齡的朋友，召開了「飛機比賽」。其實過了三、四次之後，就只剩我一個人而已了……。
當時在代代木公園有幾個模型飛機迷，因為跟他們的交流，讓我知道了航空工學權威木村秀政教授年輕時出版的《模型飛機・理論與實務》（1970年，電波實驗社出版，森照茂著，木村秀政校閱）一書。我馬上就去買了這本書，學到了初步的航空工學，還自製了自創的機體及螺旋槳。
就這樣，某一天，我的飛機乘著上升氣流，15分鐘後在天空的彼方消失了。晴天時，因太陽照射而使地面發熱，此時空氣團會以大約10分鐘一次的頻率上升，這就叫做「上升氣流」（上升暖氣流）。而我的模型飛機就是乘著這種氣流，飛到行踨不明的遠方去了。這個現象就在我的眼前發生了，真是令人難以置信的光景。
我的飛機附有「自製折疊式螺旋槳」，把橡皮筋纏到極限後可以飛到約50m的空中。用完橡皮筋的動力時，制動器會開始作用，停住螺旋槳並利用風壓將之疊在後方，進入像滑翔機一樣的滑翔狀態。就這樣慢慢降落下來的話，滯空時間約為1分鐘至1分半鐘。
在這種狀態下進入上升氣流的話，就會一邊滑翔，一邊緩緩上升。
第2臺飛機則是在有風的日子裡，以大約8分鐘的時間消失了。這兩臺飛機都是翼展約60cm的機體。
因此我為了減弱飛機的性能而將之小型化。我做了翼展20cm的超小型飛機，2臺的下場都是行踨不明。因此共計有4臺飛機消失在遠方的天空。
在比賽中，會有一種叫「限時下降裝置」（Dethermalizer）的定時器。當時是用火繩燒斷綁在尾翼的橡皮筋，讓尾翼往上彈，這樣飛機就會像電扶梯一樣降落下來。
因為火繩是危險物品，所以我對螺旋槳式飛機的興趣就漸漸移轉到「橡皮筋動力撲翼式飛機」了。
最初的時候，能飛5m就很不容易了，但是最後我做出的飛機可以飛大約200m的距離。在製作撲翼式飛機時，我一開始是參考在室內模型飛機界（在體育館等室內比賽滯空時間的超輕量模型飛機）十分有名的野中繁吉先生的著作。但是因為除此之外幾乎沒有其他的資訊來源，所以只有自己重複思考各種方案、試作及測試。
沒有資訊。沒有數據。這對我來說正是好事。因為我喜歡挑戰還沒有人進入過的世界。
照片2是我在數年前重製了當時的飛機，這種簡單類型的機種，性能才是一流的。以當時的材料，無法滿足複雜機構的飛行性能。
但是在測試撲翼式飛機時，曾發生過在著陸的時候被陌生的貓兒襲擊，導致機體被貓拳破壞掉的事。等我把飛機回收查看時，在壞掉的機翼上發現了肉球的印子……（笑）。能像動物一樣動作的機構蠻有趣的……這就是我開始思考製作「步行機械」的契機。
關於「機身要用什麼材料」，我煩惱了一年。用木頭或是金屬是當時的常識，但是我想要「作業簡單又有未來性的材料」。
而某一天，在我製作電動撲翼式飛機時，「壓克力機器人」的點子突然閃現在我腦中，就這樣，1號機誕生了。
一開始製作後，我就沉迷於其中，連續35小時不眠不休。 滿心都是想要早點讓它動起來，根本就停不下來。那也許是到那時為止的人生中，最令我興奮的一段時間。
可是這樣廢寢忘食做出來的1號機，結果卻不怎麼理想。我沒裝開關，所以就直接把電池裝上，然後馬達開始回轉，齒輪發出「嘰ー嘰ー」的聲音，正當我想著「不知道能不能走」的時候，它就開始亂動、掙扎、滾來滾去……這就是1號機的結果……第一次總是會這樣的嘛！這是1974年11月，當時我27歳。
雖然結果是如此，但是裝有透明壓克力板、馬達及變速機的機構正是我想要的東西，所以我還是覺得有很大的發展性。
隔天，我重新思考了步行機構。那時我參考的是今井科學股份有限公司（1954〜2002年，日本的模型製造商，於1990年改名為IMAI股份有限公司）出品的「步行發條」（照片3）。壓克力板是不久前在畫材店買的，厚度1.5mm的小切片，當時應該是一種做建築模型的材料。「步行發條」也是出於某種感覺而買下來的。現在回想起來，重要的應該是依循自己的本能來行動吧。
話說回來，「步行發條」的前腳上半部有接縫，其下與曲柄相接。結果就是前腳腳尖會作出橢圓一樣的運動，高度會改變。後腳則是與曲柄相接，做扇形運動。我當時覺得這個組合會形成步行運動。
因此，我決定模仿這個機構。因為手邊沒有材料，所以我毫不猶豫地把1號機分解，然後用1號機的材料來製作2號機（照片4）。
而2號機就如我所期待一樣地行走起來了。2號機的腳是每邊3mm的壓克力正方形細柱。從細節部分可以看出很多製作模型飛機的手法，比如說用絹線綁住後，再以施敏打接著劑固定。連桿用的是壞掉的折傘的金屬線。年輕時的我，會從家中搜尋可以用的材料想辦法加工……時至今日，裝上電池的2號機還是會動。
現在想起來，在製作2號機器人時，我的運氣很好。
其中之一，就是從「4足步行」開始入手製作。這是穩定性較高的步行機構，就算製作機構有比較粗心的地方，還是能夠動作。
4足步行還有一個重點，那就是如果「重心偏後」的話，行走的動作會比較漂亮。重心偏前的話，會有要絆倒的感覺。很偶然地，2號機器人的重心平衡很不錯。