ぬいボーン（NuiBone）プロジェクト

10cm / 15cm の人型ぬいぐるみに内蔵するロボット骨格システム

🧸 ぬいぐるみに命を吹き込もう！

概要

ぬいぐるみの中に3Dプリント製の骨格とサーボモーターを組み込み、 スマホアプリからBluetooth経由で制御して「ちょっと動く」を実現します。

機能

1. 手振り動作 - 両腕を前後に振る（左右独立制御）
2. 直立補助 - 足裏に重りと磁石で安定して立つ
3. 呼吸動作 - 胸部が上下して呼吸しているように見える

システム構成

┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│  スマホアプリ (Flutter/React Native)                      │
│  ・プリセット動作ボタン                                    │
│  ・Bluetooth BLE接続                                      │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
                          │ BLE
                          ▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│  ESP32-WROOM-32 / ESP32-C3                              │
│  ・BLE Server                                            │
│  ・PWMサーボ制御 (3ch)                                   │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
                          │ PWM信号
                          ▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│  SG90 マイクロサーボ × 3                                 │
│  ・左腕用 (GPIO 13)                                      │
│  ・右腕用 (GPIO 12)                                      │
│  ・呼吸用 (GPIO 14)                                      │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
                          │
                          ▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│  3Dプリント骨格 (PLA)                                    │
│  ・胴体フレーム                                          │
│  ・肩関節（サーボマウント）                               │
│  ・腕ボーン                                              │
│  ・呼吸機構（リンク式）                                   │
│  ・足（重り＋磁石ホルダー）                               │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘

ハードウェア仕様

電子部品

部品	型番/仕様	数量	備考
マイコン	ESP32-C3-DevKitM-1	1	小型、BLE対応
サーボ	SG90 (9g)	3	トルク1.8kg/cm
電池ホルダー	単3×3本用	1	4.5V出力
単3電池	アルカリ乾電池	3	-
磁石	ネオジム φ5×2mm	4	足裏用
重り	鉛/タングステン粒	適量	足裏バランス用

電源設計

• 入力: 4.5V (単3×3本)
• ESP32: 3.3V (内蔵レギュレータ使用)
• SG90: 4.5V直結（動作電圧4.8-6V、4.5Vでも動作可）
• 消費電流（概算）:
  • ESP32 (BLE動作時): 約80mA
  • SG90 × 3 (動作時): 約600mA (最大)
  • 合計: 約700mA (ピーク時)
• 予想稼働時間: 約2-3時間（動作頻度による）

サイズ制約

15cm版（標準）

• ぬいぐるみサイズ: 高さ15cm
• 骨格最大幅: 約4cm（胴体部）
• 骨格最大厚: 約2.5cm
• 腕の長さ: 約3.5cm
• サーボ: SG90 (9g)

10cm版（コンパクト）

• ぬいぐるみサイズ: 高さ10cm
• 骨格最大幅: 約2.4cm（胴体部）
• 骨格最大厚: 約1.4cm
• 腕の長さ: 約2.2cm
• サーボ: SG51R (5g) または 振動モーター

ソフトウェア構成

ESP32ファームウェア (Arduino/PlatformIO)

• BLE GATT Server
• PWMサーボ制御
• プリセット動作シーケンス

スマホアプリ

• BLE接続管理
• プリセット動作ボタンUI
• 対応: iOS / Android

プリセット動作

動作名	説明
挨拶	右手を振る（3回）
バイバイ	両手を振る（交互に3回）
呼吸ON	ゆっくり胸が上下し続ける
呼吸OFF	呼吸を停止
元気	両手を大きく振る + 速い呼吸
おやすみ	動作を全て停止

ディレクトリ構成

nuibone/
├── README.md                    # このファイル
├── ASSEMBLY.md                  # 組み立てガイド
├── hardware/
│   ├── 3d_models/              # OpenSCAD/STLファイル
│   │   ├── config.scad         # 15cm版 共通設定
│   │   ├── config_10cm.scad    # 10cm版 共通設定
│   │   ├── body_frame.scad     # 15cm版 胴体フレーム
│   │   ├── body_frame_10cm.scad # 10cm版 胴体フレーム
│   │   ├── arm_bone.scad       # 15cm版 腕ボーン
│   │   ├── arm_bone_10cm.scad  # 10cm版 腕ボーン
│   │   ├── breathing.scad      # 呼吸機構
│   │   ├── foot.scad           # 15cm版 足
│   │   ├── foot_10cm.scad      # 10cm版 足
│   │   ├── full_assembly.scad  # 15cm版 フルアセンブリ
│   │   ├── full_assembly_10cm.scad # 10cm版 フルアセンブリ
│   │   ├── print_plate.scad    # 15cm版 印刷用
│   │   └── print_plate_10cm.scad # 10cm版 印刷用
│   └── wiring/                 # 配線図
├── firmware/
│   └── nuibone_esp32/          # ESP32 Arduinoプロジェクト
└── app/
    └── nuibone_app/            # Flutterアプリ

バージョン選択ガイド

サイズ	推奨サーボ	推奨電源	推奨マイコン
15cm	SG90 (9g)	単3×3本	ESP32-C3
10cm	SG51R (5g)	LiPo 1S 150mAh	XIAO ESP32C3
10cm (簡易)	振動モーター	LiPo 1S 100mAh	XIAO ESP32C3

ライセンス

MIT License