モノづくりの現在 -DIYから製造まで-：5．「作る」を作る -スマホ連携ツールキットkonashiの場合-

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(1)特集 : モノづくりの現在─ DIY から製造まで─. 5. 基応専般. 「作る」を作る ─スマホ連携ツールキット konashi の場合─. 青木俊介（ユカイ工学（株））. ータの関係を，マウスやキーボード，GUI に縛られ. ツールキットの時代. ずに考え直す」ことを目的に，ハードウェアとソフ. 近年，ハードウェアのプロトタイピングを支援す. 等を組み合わせたプロトタイピングを行うことを重. るツールキットが市場に数多く出ています．中でも. 視しています．とはいえ，これらの作業をすべて 1. トウェア，それからグラフィック，サウンド，造形. 有名なのは，多くの読者の方もご存知の「Arduino. ☆1. 」. 人でこなせる人は…なかなかいませんよね．そのた. でしょう．Arduino は，開発環境が無料で利用でき. め，アーティスト・デザイナ・エンジニア，これら. る上に使いやすく，ライブラリも多く公開されて. の人々がうまく連携できるような，フィジカルコン. いることから，エンジニア以外のユーザや初学者. ピューティングのためのツールキットが求められる. にも人気があります．ほかにも後述する「mbed」. ようになりました．こういった流れで，Arduino を. 「Raspberry Pi」等の人気製品が次々登場し，プロト. 始めとするさまざまなツールキットが製品化されて. タイピングにはツールキットが欠かせない時代が訪. きました．次に，これらのツールキットについても. れています．Arduino を始めとするこれらの製品は. う少し詳しく紹介します．. 「フィジカルコンピューティング」のためのツールキットと呼ばれています．ユカイ工学が 2013 年に発売した「konashi. ☆2. 」は，. ツールキットの種類. その中でも，スマートフォンやタブレットとの連携. まず，フィジカルコンピューティングの構成要素. に特化したツールキットです．本稿では，まずフィ. は，「センサ（入力）」「アクチュエータ（出力）」「プ. ジカルコンピューティングやツールキットについて. ロセッサ（情報処理）」に大きく分けることができま. 概観し，konashi の特徴や開発経緯，多数の利用事. す．ここでは，日本のフィジカルコンピューティン. 例を通して，ツールキットの「作り方」と社会での. グの先駆者である，情報科学芸術大学院大学（IAMAS）. 「使われ方」を紹介します．. の小林茂氏の分類. 1）. にならって，プロセッサの構成. ごとに「マイコン」「マイコン + コンピュータ」「I/. ◎フィジカルコンピューティング. O モジュール + コンピュータ」という 3 つのカテゴ. まず，フィジカルコンピューティングについて簡. リに分け，その特徴や具体例を説明します．. 単に説明します．フィジカルコンピューティングと. 1108. は，90 年代後半ニューヨーク大学 ITP（Interactive. ◎マイコン単体. Telecommunications Program）での Dan O’Sulli-. マイコンのみを使用する最もシンプルな方式です. van 教授の講義から始まった，インタフェースデザ. （図 -1）．低価格・コンパクト・PC 等を必要としな. インを教えるためのメソッドです．「人とコンピュ. いというメリットがあります．ただし，処理速度が. ☆ 1. http://www.arduino.cc. 限られるため画像処理等は難しく，デバッグがしづ. ☆ 2. http://konashi.ux-xu.com. 情報処理 Vol.55 No.10 Oct. 2014. らい等のデメリットもあります．前述の「Arduino」.

(2) 5. 「作る」を作る─スマホ連携ツールキット konashi の場合─. センサ（入力） a. アクチュエータ（出力）. センサ（入力）. アクチュエータ（出力）. A. a. A. program. b. B マイコン. c d. I/Oモジュール c. d. a. c USB/ Bluetooth等. d. 図 -1 マイコン単体のツールキット. センサ（入力）. B. b. c. アクチュエータ（出力）. PC. d program. A. program. B. b. 図 -3 I/O モジュール + コンピュータ構成のツールキット. マイコン c. c USB/ Bluetooth等. d. d. PC. program. 線 LAN や Bluetooth を扱いやすいのが特徴で，この構成に適しています．Arduino も USB シリアル通信等を介してこの構成で使うことができます．. ◎I/O モジュール + コンピュータ最後に，機能を特化したマイコン（I/O モジュール）図 -2 マイコン + コンピュータ構成のツールキット. や超小型 Linux PC「Raspberry Pi. ☆3. 」等がこの構成. で使用されます．. と PC 等の汎用コンピュータを組み合わせる構成です（図 -3）．I/O モジュールはセンサやアクチュエータの処理に特化されているため，マイコン側のプログラムが必要ないのが特徴です．開発の手間が少な. ◎マイコン + コンピュータ. くなるのが大きなメリットですが，逆に I/O モジュ. マイコンと PC 等の汎用コンピュータを組み合わ. ールをマイコンとしてスタンドアロンで動作させる. せる方法です（図 -2）．センサやアクチュエータと. ことはできません．また，通信時間のオーバヘッド. のやりとりをマイコンが担当し，それ以外の処理を. があるため，リアルタイム性が高い処理はやや不得. コンピュータが担当します．この構成では，メイン. 手です．デバイスツールキットとして 2000 年代前. となるコンピュータの処理速度を活かし，画像処理. 半から存在する「Phidgets. やメディア再生等を行えるメリットがあります．. こに分類され，PC と USB ケーブルで接続して利用. また，マイコンのプログラムを用途に応じて書き. します．本稿で紹介する konashi は，これを現代的. 換え可能なので，リアルタイム性が必要な処理はマ. な構成に洗練させ，スマートフォンと Bluetooth 経. イコンで実行する，といった使い分けができること. 由で無線接続する形で利用できる点が特徴です．. ☆5. 」や「Gainer. ☆6. 」はこ. もメリットです．一方，両方のプラットフォーム向けにプログラムを用意し，さらに通信方法も自分で定義する必要があるので，開発の手間が大きくなります．「mbed. ☆4. 」は，ネットワーク機能に強く有線／無. konashi とは . それでは，konashi についてくわしく紹介します． konashi は，スマートフォン・タブレット向けのフ. ☆ 3. http://www.raspberrypi.org/. ☆ 5. http://www.phidgets.com/. ☆ 4. http://mbed.org/. ☆ 6. http://gainer.cc/. 情報処理 Vol.55 No.10 Oct. 2014. 1109.

(3) 特集 : モノづくりの現在─ DIY から製造まで─. 用ともにオープンソースで公開していま. iPhone Bluetooth 4.0 (BLE). す．. CoreBluetoothAPI. さらに開発の敷居を下げる強力な環境. Konashi.js. として「konashi.js」という JavaScript. Konashi-ios-sdk. からハードウェアの制御ができる専用. Konashi-js-sdk. のアプリ（iOS 専用）も提供しています．. in browser. Konashi-bridge.js. konashi.js を使うと，アプリを開発する. JS/HTML/CSS. ために特殊な環境を揃える必要がありません．適当な PC，テキストエディタと. 図 -4 konashi の外観. 図 -5 konashi.js と SDK の構成. ィジカルコンピューティング・ツールキットとして， 2013 年 1 月に発売されました（図 -4）．フィジカ. スマートフォンさえあれば，konashi の開発を始めることができます．また konashi.js は，. （株）カヤックの運営する JavaScript コミュニティ ☆9. 」と連携しています．これにより，. ルコンピューティングの思想に基づき，アーティス. サイト「jsdo.it. ト・デザイナ・エンジニアの共通言語となり，より. jsdo.it 上に投稿されたソースコードを直接実行した. 円滑な相互連携を可能にすることを製品コンセプト. り，ほかのユーザの公開しているソースコードを自. としています．松村礼央氏（元ユカイ工学主任研究. 分のプロジェクトに取り込んでカスタマイズしたり. 員・現東京大学特任研究員）が企画・開発の主導と. できます．図 -5 に，konashi のシステム構成を示. なり，竹井英行氏（現 BeatRobo CTO）が初期のソ. します．. フトウェア開発を担当しました． konashi の特徴は，スマートフォンの外部入出力を簡単に拡張できることです．つまり，スマート. ツールキットを作る . フォンに外部のセンサやアクチュエータを接続し. ここでは，konashi の開発経緯や製造プロセスを. て，アナログ入力でセンサの値を読んだり，アクチ. 通して，ツールキットを製品として作るための道程. ュエータを制御したりできます．また基板上のマイ. を紹介します．. コンをプログラミングする必要がなく，スマートフォン側のアプリからデバイスを直接制御するこ. ◎konashi の開発経緯. とができます．さらに，Bluetooth 経由で無線接続. konashi においてコアとなっている技術は BLE で. できるので，ケーブルレスで自由な配置が可能です．. す．BLE は 2010 年 7 月に発表された新しい Blue-. konashi に搭載されている Bluetooth モジュール. tooth の規格で，「Low Energy」の名の通り，従来. は，Bluetooth Low Energy（BLE）という新規格に. の Bluetooth 規格に比べ圧倒的に消費電力が小さい. 対応しているため，特に iOS 開発を行う場合は MFi. という特徴があります．konashi では，BLE 通信モ. （Apple 社のハードウェア製品向け開発ライセンス）. ジュールとして，ミツミ電機製の「WML-C69」を. の申請が不要というのもメリットです．このように，. 採用しています（図 -6）．これは当時（2011 年 11. konashi を使うことで，ハードウェアに関する知識. 月），数少ない電波法の技術適合証明・認証（以下，. がなくても，アプリの開発経験さえあれば，デバイ. 技適）取得済みモジュールでした．我々がいち早く. スのプロトタイピングを手軽に行えます．もちろん，. konashi を製品化できたのは，この入手が難しいモ. アプリの開発キット（SDK）は iOS. 1110. ☆7. ☆ 7. https://github.com/YUKAI/konashi-ios-sdk. ☆ 8. https://github.com/YUKAI/konashi-android-sdk. 情報処理 Vol.55 No.10 Oct. 2014. /Android. ☆8. ジュールを早い段階で手に入れられたことが大きかったと思います． ☆ 9. http://jsdo.it.

(4) 5. 「作る」を作る─スマホ連携ツールキット konashi の場合─. 図 -6 小型 BLE 通信モジュール WML-C69. このように書くと，「なぜ入手が難しいの？」と不思議に思われる読者もいらっしゃるでしょうが，これはメーカ，特に日本の半導体商社の商習慣によ. 図 -7 チームラボハンガーの導入例．商品を手に取ると，対応した映像がディスプレイに表示. るものです．すなわち，大企業を相手にした取引に. は，ただの iPhone とマイコン間の無線シリアル通. 特化しているため，最小注文単位（MOQ）が数千. 信を行う専用デバイスにとどまらず，初学者でも. 個となっており，部品を購入する際は最低でも数. iPhone から外部のセンサ等を手軽に扱えるツールキ. 百万円単位で注文する必要があります．この MOQ. ットとしてソフトウェアの作り込みを行う方針に大. をクリアするのはベンチャー企業にとって，特に開. きく舵を切り，現在の konashi の原型が生まれました．. 発初期段階では非常に難しいのですが，当時すでにユカイ工学がチームラボ（株）と共同開発し，千本. ◎konashi の製造プロセス. 単位で販売実績のあった「チームラボハンガー」と. konashi のハードウェアは基板単体で完結するシ. いう商品に BLE を採用することでクリアできまし. ンプルなモノですが，市販される製品です．そこで，. た．チームラボハンガーは，無線通信モジュールを. その製造プロセスについても簡単に説明します．. 内蔵したインタラクティブなハンガーで，店舗に設. konashi の発売当初は，基板製造は P 板 .com. 置され，ディジタルサイネージと連動することで，. で行い，電子部品の実装は東北地方の電子基板メー. お客さんが手にとった洋服に関する情報を提示する. カに委託していました．一般的に量産初期の段階で. というものです（図 -7）．ここに BLE を導入するこ. は，基板やパーツの修正が発生してしまいがちです．. とで，2012 年 5 月，電池交換の頻度や製品コスト. そういった場合には，コミュニケーションのとりや. を大きく改善した「新型チームラボハンガー」が完. すい国内の工場が有利であると言えます．. 成しました．. 安定供給段階に入った現在では，コスト低減のた. その後，社内では，まだ手に入りにくいこの. めに中国のいわゆる EMS（Electronics Manufactur-. BLE モジュールを使ったキットを製品化したいと. ing Service）企業に基板生産・部品調達等も一括し. いう話が持ち上がりました．当初は「BLE を使っ. て生産を委託しています．. て iPhone からシリアル通信できる便利ツール」と. 試作時と量産時で大きく異なる点は，アートワー. いう，エンジニアをターゲットにしたものを想定し. クと部品選定です．量産時のアートワークに関して. ていました．しかし当時，2012 年 8 月に技適・認. は，不良率を下げるためのパターンの工夫を行いま. 証要件が緩和された影響で，海外製の安価な BLE. す．たとえば，パットの寸法が大きすぎると表面実. モジュールも技適を取得しつつあり，ただのシリア. 装部品がズレやすくなるのでなるべく小さくしたり，. ル通信機能だけならすでに国内でも入手可能になり. パターンやスルーホールの間隔が狭いとリフロー時. つつありました．. にハンダ不良が発生することがあるので，見直しを. ここで，松村氏を始めとする konashi 開発チーム. ☆ 10. ☆ 10. http://www.p-ban.com. 情報処理 Vol.55 No.10 Oct. 2014. 1111.

(5) 特集 : モノづくりの現在─ DIY から製造まで─. Day1 説明. Konashiとは. 10:00. アイディアスケッチ 12:30. ハードウェアスケッチ 15:30. 19:00. Day2 試作機制作. 図 -8 社内での検品の様子. 10:00. ブラッシュアップ 12:30. 行ったりします．部品選定に関しては，. 15:30. 発表 19:00. 図 -9 ワークショップのタイムスケジュール. 入手性とコストの観点から量産向けの部品を再選定します．検品，マニュアル印刷，梱包に関しては，現在でも社内で行っています．検品に関しては，図 -8 のように検品用の治具と基板を製作し，Bluetooth 通信／アナログ入力／ディジタル出力等をまとめて検証できるように効率化を図. ☆ 11. 図 -10 アイディアスケッチとプロトタイプの一例. っています．. ごとにアイディアスケッチを行います．アイディア. ツールキットを使う. スケッチは，IAMAS の James Gibson 氏が考案した，. ここでは，ワークショップや企業での konashi の. す．たとえば，「日常生活をユカイにする」という. 活用事例を通して，ツールキットが社会で使われる. 課題を設定し，まずは「だれ」が「いつ」使うモノ. 様子を紹介します．. か，「だれ」と「いつ」を別々に思いつく限り列挙. ブレインストーミングを効果的に行うための手法で. していきます．次に，列挙された「だれ」と「いつ」. 1112. ◎ワークショップでの活用事例. のなかからいくつかをピックアップし，それをマト. ユカイ工学では，2013 年 6 月より（株）ロフ. リクスに配置します．このマトリクス内の組合せの. トワークや Engadget 日本版編集部と協力して. 中から，「だれ」が「いつ」使うモノか，という利. konashi のワークショップを定期的に開催していま. 用シーンをいくつかに絞り込んでから，実際にアイ. す．ワークショップは全 2 日間の日程で，チーム. ディアを出していきます．. ごとに konashi を使ったデバイスのアイディア出し. アイディアを出す際は，1 つずつ 1 枚のスケッチ. から制作，発表までを行います．参加者は 30 名程. にまとめます（図 -10 左）．スケッチがたまったら，. 度で，エンジニアのみでなく，デザイナ，プラン. 壁に貼って，チーム内での投票，さらにほかのチー. ナ，さらに板金や金型メーカの方等，幅広く参加さ. ムからの投票も経て，投票結果上位のアイディアを. れます．参加者はなるべくスキルが分散するように，. ベースにさらに議論することで，何回もスケッチを. 5 〜 6 名ごとのチームに分割します．タイムスケジ. ブラッシュアップしていきます．これら各ステップ. ュールは図 -9 のようになっています．. の制限時間を決めることで，漠然とアイディアを出. Day1 は，konashi の基本を解説した後，チーム. ☆ 11. 情報処理 Vol.55 No.10 Oct. 2014. 2014 年 6 月に Engadget 電子工作部と行ったワークショップにて.

(6) 5. 「作る」を作る─スマホ連携ツールキット konashi の場合─. し合うよりも効果的にブレインストーミングを行うことができます．ハードウェアスケッチでは，konashi と SeeedStudio の Grove システム. ☆ 12. を組み合. わせ，実際にセンサ. 図 -11 konashi と Glove システムの接続例. 図 -12 Ravijour TRUE LOVE TESTER. とアクチュエータをアプリから制御できることを. です（図 -12）．Bluetooth 接続の心拍センサと，下. 体験します．Grove システムは，百種類以上のセ. 着のホックに内蔵された konashi が iPhone に接続. ンサやスイッチ，LED 等をモジュール化したもの. され，アプリでセンサ値を読み取り，その値を元に. で，konashi の Grove 拡張ボードを使うとハンダ付. ホックを開閉する仕組みとなっています．. けをせずにケーブルで簡単に取り付けが可能です（図 -11）． Day1 と Day2 の間は 1 週間から 2 週間の期間を. 「共創」のためのツールキットへ. 空け，その間に各チームで制作を進めます．基本は. 本稿では，スマートフォンと外部センサ／アクチ. Facebook 上でチームごとにグループを作成し，グ. ュエータを手軽に Bluetooth 経由で連携できるツー. ループ内で進捗を共有しますが，チームによっては. ルキット「konahi」について説明し，その製品とし. 直接ミーティングを行う場合もあります．. ての「作り方」や，現場での「使われ方」を紹介し. Day2 は，各自で制作したものを持ち寄って完成. ました．現在，多くの日本の企業が「オープンイノ. させ，発表のためのプレゼンテーションを準備しま. ベーション」を掲げ，社内のみでなく社外の人も巻. す．発表は各チーム工夫を凝らし，ほとんどすべて. き込んだイノベーションを試みています．こういっ. のチームがデモンストレーションまでこぎつけるこ. た場面で，異業種の人々の共創的なコラボレーショ. とができます．図 -10 右は，図 -10 左のアイディア. ンを加速するツールキットはますます重要になると. スケッチを元に，スノーボードに曲げセンサを付け，. 考えています．本稿がツールキットを活用する多く. 初心者のジャンプの練習を LED の光で支援するボ. の人に，さらには独自のツールキットを作りたい人. ード「Pikaita」として完成したプロトタイプです．. にとっても参考になればと思います．. ◎企業での活用事例. 参考文献 1） GainerBook Labo + くるくる研究室，+GAINER―PHYSICAL COMPUTING WITH GAINER，オーム社 (2008).. konashi は，企業でも幅広く活用されています．電機メーカ等で製品の試作に使用されることももち. (2014 年 7 月 28 日受付）. ろんありますが，半導体メーカが新しいセンサの挙動をスマートフォンで手軽にデモする用途や，プロモーション映像用のプロトタイプ制作でも利用されています．たとえば，「TRUE LOVE TESTER. ☆ 13. 」は，「世. 界初，真実の愛がないとホックが外れないブラ」と. 青木俊介 ■ [email protected]. して下着ブランド「Ravijour」から発表されたもの. ユカイ工学（株）代表．東京大学工学部在学中，チームラボ（株）を設立，CTO に就任．その後，ピクシブ（株）CTO を務めたのち， 2011 年よりロボティクスベンチャー「ユカイ工学」として活動する．. ☆ 12. http://www.seeedstudio.com/wiki/GROVE_System. ☆ 13. https://www.ravijour.com/anniversary/moodup. 情報処理 Vol.55 No.10 Oct. 2014. 1113.

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