筋肉 電子工作

物理現実世界を繋ぐArduinoシールドとセンサーたち

前回記載した通り、Arduinoとは電脳世界と物理現実世界を繋ぐインターフェース。

Arduinoにはシールドというものがあり、シールドをArduinoに接続することで様々なインプット・アウトプット機能の追加が可能。

それらのインプットとアウトプットを応用することによって、様々な装置を作ることができる。


■Arduinoに使えるアウトプット

このうち、アウトプットについては以下のようなものがある。

• まずはもちろんパソコンへのデータ送信。いったんパソコンでデータを受け取ってしまえば、Processingでグラフ化したり、Twitterに自動でツイートしたりと、パソコン上でできることであれば何でもできる
• スピーカーでは音を出すことができ、簡単なビープ音からMP3の再生まで可能
• LEDでは光を付けたり消したり
• LCDモニターに文字を表示したり
  
• サーボモーターを使ってスイッチを動かしたり
  
• 同じくモーターを使ってロボットを動かしたり
  
  
  
• そもそも電流の流れをOn/Offすることでほぼ全ての電化製品をコントロールすることができる

が、ぶっちゃけアウトプットについては、自分の目的ではパソコン上だけで足りるので特に必要としていない。

自転車の後輪にモーターを内蔵させるわけでもなし。





■Arduinoに使えるインプット

ということで注目すべきはインプットのセンサー類。

ぶっちゃけセンサー類の豊富さと、それをシームレスに接続できる環境こそArduinoの真髄であると思う。

インプットに使えるセンサーの例としては・・・

• 感圧センサー
  
  
  
• 赤外線感知センサー
  
  
  
• 一個で50kgまで対応している荷重センサー
  
  
  
• 超音波レンジファインダー
  
  
  
• 音声認識シールド
  
  
• 温度センサー
  
  
  
• ハートレートモニター
  
  
  
• 指紋認証スキャナー
  
  
  
• 水素イオン指数（pH、ペーハー）センサー
  
  
  
• 一酸化炭素センサー
  
  
  
• メタンガスセンサー。
  

と、ここで紹介しただけでも様々な種類のセンサーがあり、もう最後の方は自転車に関係ないどころか斜め上に行ってしまっている感じすらする。が、センサーさえあればその可能性は無限大なのである。

とはいえ、無限大といってもガス探知機を作りたいわけじゃない。話が脱線してしまったが、そもそもの目的を忘れてはいけない。

■Arduino EMGプロジェクト

既に忘れている方もいるかと思うが、筋肉とペダリングを考察したエントリにてこんなことを記載していたのを覚えていらっしゃるだろうか。

今では簡単に手に入るパワーメーターと違い、筋肉の出力を知るメーター、つまりEMG（Electromyography、筋電計）といったものが使われるのはスポーツ科学の研究機関くらいである。

そう、ご存じの通り筋肉の収縮とは電気信号であり、10μV～数mVの電位を発する。

それを増幅回路を使って数Vの信号まで増幅してやれば電子回路で捕捉することができるようになる。

研究機関で使われるようなEMGは数十万円するものも多く、金額的にもハードルが高い。

が、Arduinoを使ってEMGを作ることで、筋肉の収縮力を計測する自作EMGが安く作れるのではないか。

ちなみに筋電位を測定し、その収縮力により外部モーターを動かして音楽を鳴らしている人※もいるが、Arduinoを使えばそれも可能となる（というか実演しているのは元アメリカンフットボールの選手で俳優のテリー・クルーズである）。

あまりに衝撃的な絵なので筋肉耐性がない方には再生しないことをおすすめしたい。



アブゥ。