部品表(BOM)— 8 自由度四脚ロボット#

第13章の機体を作るのに要るもの。本書の実機と同じ構成で、価格は 2026 年 8 月時点。


電子部品#

#

品目

通販コード

単価

数

小計

1

FEETECH シリアルバスサーボ STS3215 12V 30kg·cm

秋月 130969

¥3,580

8

¥28,640

2

シリアルバスサーボドライバーボード (Waveshare 25514)

秋月 131227

¥1,280

1

¥1,280

3

スイッチング AC アダプター 12V5A AD-A120P500

秋月 110663

¥2,380

1

¥2,380

4

ブレッドボード・ジャンパーワイヤ (オス−メス) 15cm

秋月 108932 ほか

¥280

1

¥280

5

USB Type-C ケーブル(データ通信対応): C-to-C — CIO SL30000-CC / A-to-C — CIO SL30000-AC

—

¥1,500〜

1

¥1,500

6

ROBOTIS 3P Extension PCB(バスの分岐。任意)

903-0142-000

¥495

2

¥990

ケーブルはどちらか 1 本でよい。PC の USB ポートが Type-C なら C-to-C、 Type-A しかないなら A-to-C を買う。

合計 約 ¥35,100。 サーボが 81% を占める。

組み立てに使うネジ(M3×6 ×40、M2×6 ×16)は STS3215 の付属品で足りるので、 別途買わなくてよい。

このほかに Arduino UNO R4 WiFi が要る。電源は上の AC アダプターだけで、床を歩かせる ところまでできる(本書の実機も AC アダプターをつないだまま歩かせている)。ケーブル なしで歩かせたいときだけ、下の「バッテリー駆動(任意)」を使う。

AC アダプターの容量#

データシートの ストール 2.942 N·m / 2.7 A(ストールは、負荷で軸が回れずに止まった状態。いちばん大きな電流が流れる)から、電流はトルクにほぼ比例するとして 0.92 A/(N·m) で見積もった。

状態

1 関節のトルク

8 個の合計

立ち姿勢の保持(実測 0.27 N·m)

9%

約 2 A

歩行(rms 0.75 N·m、最速歩容。歩容は脚の運び方のパターン)

76%

約 5.5 A

8 個同時ストール

100%

21.6 A

5A を選んでいる。 卓上作業(校正・同定・姿勢保持。同定は実機を測ってシミュレーションのパラメータを合わせること)は 2 A で足り、歩かせても平均では 収まる。踏み替えの瞬間のピークは 5A を超えるので、ターミナルブロックに電解コンデンサ (2200〜4700 µF / 25V)を 1 個足すと、電圧の垂下によるサーボのリセットが減る。

21.6 A の電源を買う意味はない。全関節が同時にストールするのは事故のときだけ。

AC アダプターのまま床を歩かせるときは、DC ケーブルをたるませて手で持ち、機体に 引っ張らせないこと。 1 m の DC ケーブルを引きずって歩かせたら、実際にケーブルが 抜けたことがある。

ドライバーボードの入力上限は 12.6 V。3S LiPo(リチウムポリマー電池のセルを 3 本直列に したもの)の満充電がちょうど 12.6 V で、上限に張り付く。

バッテリー駆動(任意)#

ケーブルなしで床を歩かせたいときだけ、バッテリーを使う。USB-C PD のモバイルバッテリーから 12 V を取り出す のがいちばん簡単で、実機で動作を確認した。

#

品目

条件

a

USB-C PD モバイルバッテリー

出力 PDO(USB PD の充電器が出せる電圧と電流の組み合わせ)に 12V ⎓ 3A が明記されていること

b

USB Type-C to C ケーブル(短いもの)

データ通信対応。3 A なら普通の 60W ケーブルでよい

c

PD トリガーケーブル PDC-12VE

12V 固定・5A・DC 5.5/2.1・センタープラス・¥1,830

半田付けも圧着も要らない。バッテリー → C to C ケーブル → トリガーケーブル → ボードの DC ジャック、と挿すだけ。

製品名ではなく条件で選ぶこと。 モバイルバッテリーは世代交代が速く、下に挙げる型番は 数年で消える。判断基準は 1 つだけで、販売ページの出力仕様に 12V が列挙されているか。 「PD 65W」「最大 100W」だけでは分からない。

PD の 12V は任意規定

USB PD の固定電圧は 5V / 9V / 15V / 20V が基本で、12V は任意。持っていない製品が普通に ある。実際、Anker は USB-C 出力に 12V を積んでいない(公式仕様で確認。Nano Power Bank 10K 45W は 5V/9V/10V/15V/20V で、12V が出るのは USB-A ポートの QC(Quick Charge)系のみ)。

PPS(Programmable Power Supply、電圧を細かく変えられる USB PD のモード。3.3〜11V などの可変)しか無い製品も、普通の 12V 固定トリガーケーブルでは 12V を引き出せない。

そして 15V と 20V はボードの上限 12.6 V を超える。切替式のトリガーケーブルを使うなら、 誤って 15V に入れないこと。固定品のほうが事故らない。

参考として、公式仕様で 12V/3A を確認できた製品(2026 年 8 月時点。あくまで例):

製品

容量

重量

12V

CIO SMARTCOBY TRIO 67W

20000mAh

約 333 g

3A

CIO SMARTCOBY Pro PLUGⅡ 67W3C

5000mAh

約 308 g

3A

エレコム DE-C81L-10000

10000mAh

約 220 g

3A

軽い機種は 12V を持っていても 1.6〜2.5 A で止まる。 100 g 台で 12V/3A というものは 見つからなかった。12V/3A を出すには 45W 級以上が要り、その回路とセルは 200 g を切れない。

極性を必ず確認すること。 エフェクター用にセンターマイナスの PD トリガーケーブルが 売られていて、見た目は同じ。挿した瞬間に逆接になる。

12V/3A = 36 W には余裕が無いので、電解コンデンサ(2200〜4700 µF / 25V)を 1 個入れて 突入電流を吸わせること。落ちるようなら 67W 級に上げる。

警告

電解コンデンサには極性(+ と −)があります。長いほうの足を DC+、本体の帯(−)の 側の足を DC− にして、ドライバーボードのターミナルブロック(DC ジャックの隣の、 ネジで線を留める緑の端子)に留めます。逆に付けると破裂することがあります。 上の部品表には入っていないので、別に用意してください。

配線で先に知っておくこと#

このボードの UART(シリアル通信)は、RX 同士・TX 同士をつなぐ(ボードの RX を Arduino の RX へ、 TX を TX へ)。一般的な UART のように RX と TX を交差させるのではない点に注意する (Waveshare の製品ページに記載)。

ボードには USB Type-C と A/B ジャンパがあり、「PC から USB で叩く」と 「Arduino から UART で叩く」を切り替える。立ち上げと校正は USB 側が早いので、 両方使えるようにしておくとよい。

Arduino とボードの接続はジャンパーワイヤ 3 本 (ボードの UART ヘッダ ←→ D0/D1/GND)で足りる。歩行中に抜けると転倒するので、 固くしたいときは 2.54 mm のピンヘッダ・ピンソケットで自作する。

ドライバーボード。黄色が A/B ジャンパ、右下に USB Type-C と DC ジャック

ドライバーボード。黄色が A/B ジャンパ、右下に USB Type-C と DC ジャック#

バスの分岐(任意)#

サーボどうしは数珠つなぎにできる(各サーボが 3 ピンコネクタを 2 個持つ)ので、 ハブは必須ではない。ただし四脚は 4 隅から脚が出るので、配線長を短くする目的で 分岐基板を使うと取り回しが楽になる。

FEETECH のコネクタは Molex Mini-SPOX 5264(2.50 mm ピッチ、 1=GND / 2=Vcc / 3=信号)で、これは Dynamixel の Molex 系(AX / MX)と同じ。 ROBOTIS の分岐基板がそのまま使える。

商品

型番

コネクタ

税込

この機体に

3P Extension PCB

903-0142-000

Molex 3P(ヘッダ 22-03-5035)

495 円

これ。6 ポート、M2 ネジ穴

3P JST Expansion Board

903-0306-000

JST 3P

1,584 円

系列が違う

4P JST Expansion Board

903-0307-000

JST 4P

1,716 円

RS-485 用

Molex 版と JST 版を間違えないこと。 ROBOTIS 自身が、Molex 版は「JST コネクタを 使う X シリーズと非互換」、JST 版は「Molex コネクタの AX / MX と非互換」と書いている。 FEETECH は Molex 側。

ヘッダの 22-03-5035 は Mini-SPOX 5267 系で、5264 ハウジングの正規の嵌合相手。 ただし ROBOTIS の基板に FEETECH のケーブルを挿した実例は確認していない。 495 円なので 1 個買って現物で確かめるのが早い。

2 個買って左右の脚で分けること。 Mini-SPOX 5264 の定格は 1 極 3.0 A で、 歩行時の合計は約 5.5 A(上の表)。8 サーボ全部を 1 個のハブに通すと定格を超える。 左右に分ければ 1 個あたり 4 サーボ = 約 2.7 A で収まる。

基板の裏面は絶縁されていない。 樹脂の胴体に付けるぶんには問題ないが、金属の上に 置かないこと(ROBOTIS の注意書き)。

秋月電子とスイッチサイエンスには、これに相当する分岐基板は無い(探した範囲では、 出てくるのは単体のコネクタ・ハウジングか、I²C / USB のハブ)。


3D プリント部品#

STL は下からダウンロードできます(単位はミリメートル。 組み立て手順 の 3D ビューアと同じ CAD データから書き出したもの)。

部品

ファイル

外形 [mm]

個数

実体積

胴体

body.stl

230.0 × 110.0 × 50.0

1

244.3 cm³

脚ブラケット

bracket_outline.stl

127.9 × 52.2 × 12.0

4

19.1 cm³

脚リンク

leg_link1.stl

80.0 × 52.0 × 26.0

4

39.2 cm³

スライス済みプロジェクト(Bambu Studio 用)#

実機を刷ったときと同じ設定・配置が入ったプロジェクトファイルです (Bambu Lab X1C・0.4 ノズル・0.28mm・ABS・ツリーサポート自動・ Textured PEI プレート)。PLA で刷る場合はフィラメントを変えるだけで かまいません。

「Bambu Studio で開く」を押すと、Bambu Studio が起動してプロジェクトを そのまま開きます(Bambu Studio のインストールが必要)。MakerWorld 以外から 開くので「This file is not from a trusted site」と確認が出ます。 Yes を押せば開きます。

9 部品、実体積の合計 約 477 cm³。

../_images/quadruped_parts.jpg

刷り上がった 9 部品と STS3215 ×8#

左右の脚は同じ部品。 ブラケットもリンクも 1 つの STL を 4 回刷ればよく、 左右の作り分けは要らない。


自分で刷る#

素材

PLA で十分。PETG・ABS でも可(ABS は反りやすいのでエンクロージャ付きの機種で)

必要なベッド

片辺 230 mm 以上。胴体の長辺が 230 mm

フィラメント

240 g 前後(推定。スライスすれば正確に出る)

費用

約 ¥700(PLA 1 kg ¥2,500〜3,500 の 1/4 程度)

胴体が 230 mm あるので、ベッドサイズを買う前に確認すること。

プリンタ

ベッド

胴体

Bambu X1C / P1S

256 × 256

入る

Prusa MK4

250 × 210

入る

Bambu A1 mini

180 × 180

入らない

ジョブは「胴体で 1 回、ブラケット 4 + リンク 4 でもう 1 回」が目安。 ブラケットは 12 mm 厚の板なので平置きでよい(サーボのトルクを受ける部品なので、 積層方向が面内になる平置きが強度の面でも正しい)。

スライサの設定は PLA の既定プロファイル(層厚 0.20 mm)のままで十分です。 強度を上げたいときは充填率よりも壁の数を増やす(2 → 4〜6 本)ほうが効きます。


注文して買う#

プリンタが無い、ベッドが 230 mm に足りない、ナイロンの粘りが欲しい、のいずれかのとき。

サービス

方式

単価の目安

477 cm³ だと

PCBWay Shared Projects

FDM / SLA / MJF ほか

FDM が選べるので安い

要見積もり

DMM.make 3Dプリント

MJF PA12

113 円/cm³〜

約 ¥54,000〜

DMM.make

SLS PP

63 円/cm³〜

約 ¥30,000〜

代行に出すとサーボ代を超える。 自分で刷れば ¥700 なので 77 倍の開きがある。 230 mm が刷れるプリンタは ¥40,000〜90,000 で、1 回外注する金額でほぼプリンタが買える。

そしてロボットのフレームは必ず作り直す。脚が折れる、穴位置を変える、取り付け角を変える。 作り直すたびに ¥54,000 かかる前提で設計するのは現実的ではない。 「自分で刷る」が本線、「外注」は例外。


質量はシミュレーションモデルと違う#

プリント部品の質量は素材と充填率で大きく変わる(477 cm³ を PLA 中実で刷れば 約 590 g、充填 20% なら 240 g 程度)。シミュレーションモデルの質量とは必ず ずれるので、シミュレーションと突き合わせたいときは、作った部品を秤で量って モデル側の質量を直すこと。慣性も重心も変わる。


ライセンス#

このページで配布している STL・3MF・CAD・URDF・ファームウェア・学習済み歩行ポリシーは Apache License 2.0 です。

  • 商用利用できます。 キット化して販売しても構いません。事前の許諾も連絡も不要です。

  • 著者および東京大学から、ライセンス料・実施料を請求することはありません。

  • 独占的な取り扱いをお願いすることもありません。誰でも作れて、誰でも売れます。

  • 改変・再配布も自由です。Apache-2.0 の条件(著作権表示と LICENSE の同梱、 変更点の明示)に従ってください。

商標はライセンスの対象外です。「本書対応」「SO-101 互換」のような事実の記載は自由ですが、 「公式」「東京大学」「著者監修」といった表示は、別途ご相談ください。

キットを販売される事業者の方へ

販売を始めたら Issue か メールでお知らせください。このページの「キットで買う」欄に掲載します。掲載は無償で、 掲載料も紹介料もいただきません。実機で動作確認できたものには、その旨を併記します。


出典#