Prototyping Lab：「邊做邊學」，Arduino的運用實例

這本書是介紹「打造原型」的概念、實例與實踐手法的「Lab」（研究室／實驗室）。
「打造原型」是從試著利用硬體與軟體讓腦海裡的創意片段得以具體成型的步驟開始。取代紙筆的是將各種感測器、致動器、簡短的程式碼組合起來，利用硬體素描，再把玩看看，無法正常運作就拆掉、重新再做一次。重覆這個過程可以讓原本只是片段的創意發展成整合性的概念。當概念成形，就開始打造與實際產品或作品一樣，能看得見、摸得到、感覺得到的概念原型。透過這個流程讓藏在已知裡的未知具體成形，就是所謂的打造原型。

本書介紹的打造原型工具包含開源的工具套件、Arduino、Processing。這些工具在全世界的教育機構或企業都有應用之外，也有很多教學軟體、應用軟體與硬體的資料庫，同時也有很多應用實例的資源。將免費的軟體與幾千日圓就能買到的硬體組合起來，就能打造專屬自己（這群人）的原型工作室。若有機會，請大家務必透過打造原型的步驟，體驗一下未知的體驗所帶來的樂趣。

小林 茂｜Shigeru Kobayashi
慶應義塾大學大學院媒體設計研究科媒體設計學博士。情報科學藝術大學院大學（IAMAS）產業文化研究中心教授。1993年起曾任職於電子樂器製造商，2004年起任教於IAMAS。主要活動為「Gainer」「Funnel」「Arduino Fio」等原型製作工具套件之開發。著有《Prototyping Lab》《+GAINER》等。2008年獲IPA（情報處理推進機構）認證為超級創意家（Super Creator）。致力於尋求活用開源硬體和數位製造、與擁有多樣化技巧、視角及經驗的人們共同創新的方法論；以及於該過程中誕生之智慧財產權的合適處置規則。從2010年起擔任每兩年於岐阜縣大垣市開辦的「Ogaki Mini Maker Faire」總監。

譯者
許郁文

輔仁大學影像傳播學系、東吳日語教育研究所畢業。曾擔任日商多媒體編輯、雜誌日文採編記者，現職為專職譯者。

前言
作品介紹
1章 開始打造「原型」
2章 建構開發環境
3章 電子線路的基礎知識與最初的一步
4章 Arduino實驗教學
5章 輸入
6章 輸出
7章 資料處理
8章 網路連線
9章 實踐
附錄

Orphe
株式會社no new folk studio ｜ no new folk studio Inc.
2016 年發表

Orphe 是一項能偵測步行、跳躍、舞蹈這類腳部運動，隨著運動的速度、加速度曲線的變化，讓LED 發亮的智慧型腳部穿戴裝置。除了可利用iOS 或Android 的智慧型手機App自訂光線的強度、顏色與發光模式，還可利用Orphe 內建的感測器將資料即時傳送到PC或智慧型手機，也能與各種音樂App 搭配使用。2015 年5 月於群眾募資平臺「Indiegogo」成功募資後，2016 年6 月開始向群眾募資平臺的投資者出貨，同年9 月也開始向一般大眾銷售。此外，金澤21 世紀美術館設計藝廊也於同年5 月至9 月舉辦Orphe 的特別展覽。
ARM Cortex-M3、9 軸感測器、RGB LED、Bluetooth Low Energy（BLE）模組、電池、橡膠3 軸的加速度感測器、3 軸的陀螺儀感測器、3 軸的電子羅盤感測器，根據總計9 軸的感測器的資料偵測走路、跳躍、跳舞這些腳部運動。可隨著運動速度與高度的變化控制左右腳超過100 個以上的RGB LED，呈現豐富的光效變化。BLE 模組能與智慧型手機App 連線，使用者除了可自訂發光方式，也能即時將資料傳到智慧型手機或PC。
長期參與音樂活動的菊川裕也先生一直有「在身邊充斥著各種科技的現代，要在生活裡進行任何表演活動，都無法忽視科技。想做出最適合這個時代的表演工具」。基於相同概念，首都大學東京研究所時代相同研究室的金井隆晴先生、鈴木龍彥先生一起製作了「PocoPoco」這個電子樂器。不過，這個PocoPoco 無法搭上產品化的風潮，因為不是為了大量生產而設計的作品。「樂器要經過許多人使用，經過不同的改造才算完成」，對於抱持著這種想法的菊川先生而言，大量生產是一個很大的關鍵字。所以他也在不斷摸索之後能當成樂器使用，又能當成產品銷售的作品以及自己想做的作品。幾經思考之後，在2014 年3 月的山葉hackathon 活動「Play-a-thon」提出的創意就是Orphe 的原型。
此時提出的創意是將踢踏舞與佛朗明哥舞當成樂器使用的靴子改造成動作、光效、音
效全部同步的新樂器。於Play-a-thon 組成的團隊之中，這個方案在提出的時候被採用，也製作了最初的原型。這就是在現有的靴子（Converse All star）纏上LED 條，然後在外面裝上機構部分的作品。
透過在壓力感測器感受到某種程度的踩踏後，讓鞋子發光，同時會發出音效的硬體素描實現了期待的互動，也覺得自己傳遞了這份趣味感的菊川先生，在活動結束之後仍持續開發。
在巴塞隆納留學的其中一人也持續開發這項作品，將硬體素描更新到能實際演奏的程度，也於music hackday Barcelona 2014 得到西班牙產業省獎、Sonar 獎、Xth Sense 獎。回
國後，利用這個硬體素描進行簡報，成功得到培育IoT 硬體原型的專案「ABBALab」的投
資。之後首都大學東京研究所研究室時代的朋友與製造類活動遇見的朋友也陸續加入，繼續
後續的開發。
第一次打造概念原型，不知道鞋子的構造為何，所以先從現有的鞋子的改造開始。主要
的製作方式是將鞋面與鞋底拆開，然後自製鞋底，再於鞋底塞入裝置構造，接著將鞋底與鞋
面組裝起來。打造鞋底時，先以雷射切割壓克力，然後將切出形狀的壓克力疊成「模型」，
接著倒入矽膠，製作出鞋底的形狀。由於是第一次利用矽膠造模，為了讓模型變成乳白色，
不小心倒入太多比例的顏料，導致矽膠無法凝固，歷經了許多其他的失敗與嘗試，不過也透
過這個流程了解了鞋子的基本構造。第二次的概念原型為了自行設計鞋面，由負責商品設計的金井先生素描，再委託淺草的製鞋師傅製作，也根據第一次的經驗告訴師傅想要製作的東西。這個概念原型根據模紙手工製作了十雙，也於群眾募資的影像或TOYOTAVitz 的電視廣告亮相。
完成群眾募資、朝商品化邁向之際，LED 的部分發生了最大的突破。之前的概念原型都是將LED 條纏繞在鞋底的側面，但以這種方式纏繞的LED 帶一定會因為彎曲或負重而破壞，無法維持需要的耐久性。此外，為了讓鞋底能完整容納LED 條的寬度，鞋底就必須加厚。不過，就在持續打造原型的過程之中想法開始轉變，發現不一定要讓LED 條面向鞋底的外緣垂直配置，可改成朝向底面，以水平角度配置。朝向底面後，LED 條的光線能照亮整個鞋底，光線可以更加擴散，而這也是比之前更為理想的發光方式。如此一來也能減少LED 的光源、減少電力的消耗，所以電池也能縮小。
在工廠量產試作品的時候，遭遇不少問題。使用原創鞋面的概念原型是由製鞋師傅手工打造而成，所以將鞋子拿到量產線之後準備生產後，設計面、性能面、成本面都出現了問題，其中之一的問題就是設計與強度的均衡。到底該怎麼做，才能保有適合商品的設計，又能保有鞋子應有的強度呢？製造工廠提出「鞋面與鞋底若不以縫線縫合，強度就會不夠」的要求，但露出縫合處這點是設計面完全無法妥協的部分，所以請製造工廠試著利用黏膠黏合增加強度，光是這類的量產試作就達到六階段之多。在處理如此重要的耐久性時，找出與耐久性有關的20 個因素，並各個擊破之後，總算讓耐久性提升到可以容許的範例。無線傳輸改成BLE 是在進入開發後期，準備量產設計的時候。在開發概念原型時，為了方便1 對N 的傳輸而使用ZigBee 進行驗證，藉此能與PC連線，提升開發的速度，但是最終目標是打造「能與智慧型手機連線的鞋子」，所以將無線傳輸改成BLE。一開始是將BLE 模組放在鞋底裡，但只要使用者一穿上鞋子，電波就會被腳遮斷，最後只能改放在腳背上（鞋舌）。（採訪：大內孝子）