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腦洞時間:行走的旺財

在「行走的機器」、「Klann聯動結構和機械蜘蛛」等一系列文章里,我們例舉過去和現在各種稀奇古怪用腳行走的機器。在滿街都是輪子的世界裡,它們與眾不同,讓我們看到了不同的可能性。在這期腦洞時間裡,腦叔動手搗鼓一下,做了一隻行走的「旺財」。

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鑒於時間、資源和能力的限制,腦叔果斷放棄了做另一台巨型Walking Beast或者另一台渾身液壓電機的Spot Mini(??讓我做,我也不會啊……)。Theo Jansen的Strandbeest(沙灘風力獸)結構和Klann的蜘蛛結構倒是個比較不錯的開始。雖然Klann結構在結構件的數量上會比Jansen結構省,但最終還是選擇了Jansen結構:因為我想做一條四條腿走路的「旺財「,而不是八條腿的蜘蛛。

在動手之前,我進行一下了「考古工作」。這樣做的有兩個好處。第一是看看有沒有人做過類似的東西,第二就是可以避免一些別人踩過的坑,很多DIYer/Maker喜歡記錄自己的Making的過程和反思,其中很多的分析和資料是十分有價值的。一番瀏覽後,腦叔發現大部分作品都是模仿「大人の科學」出品的風力怪獸套件,也就是Strandbeest的縮小簡化版,主要依靠風車驅動,而且足的數量比較多。也有人在它的基礎上進行改造,有用Sphero機器球驅動的,竟然還有用小倉鼠驅動的。

四足的Jansen設計並不多見,估計有兩個原因,一是穩定性不夠好,二是無法轉彎。在一個叫Dominique Studer的個人網站上,腦叔還是找到了一種四足設計,Dominique Studer分享了他調整過的Jansen足設計和具體的齒輪比例。他還收集了很多基於他的設計的四足機械。Dominique Studer的齒輪設計改變了機械足在空中停留的時間,讓每個時候都有三條足與地面接觸,從而提高了整體穩定性。所以我直接借鑒他的結構設計。

確定了結構和尺寸數據後,先用Rhino建模,在CAD軟體里把各個結構件的尺寸和連接關係都確定下來,這裡其實是最枯燥也最耗時的部分。

由於腦叔是用亞克力激光切割來做的「旺財」,所以用的基本是比較規則的形狀,追求的是抽象的美感。當然這裡也可以選擇其他加工方式和材料,比如3D列印,或者木頭加工,各自的設計發揮空間也不盡相同。敲定各個細節之後,把所有激光切割的零件都平鋪,然後保存成矢量文件。

打開激光切割機,放入亞克力板,校準定位,關上機蓋,點擊列印後就等吧。當然安全第一,激光切割時還是要做好安全措施的,戴上護目鏡,保證通風。雖然切割亞克力理論上沒有毒,但切割劣質亞克力產生的粉塵和味道還是要注意的。

過不了幾分鐘,結構件就都切割完成了。清理和集齊所有結構件,就可以開始拼裝了!

用螺絲和自鎖螺帽裝好四條腿。然後固定在身體框架上,和驅動齒輪契合好。

裝上馬達和電池,「旺財」的初號原型機就誕生了。

貼上個眼珠子,更有靈氣一點。

「來,走兩步,沒病出來走兩步」。。。貌似還真有病。。。

溜狗時間

經過一番測試:

總的來說,四足的Jansen設計是可行的,但穩定性肯定不如八足。由於齒輪和螺絲並沒有完全地緊配,「旺財」走起來有點晃晃悠悠,且會自然地朝一個方向轉彎。說到轉彎,理論上目前的設計是只能前後的,無法轉向。普通的「前輪轉向」或者「左右差速」等方法都沒法應用在四足的Jansen機械上。看來,在下一個版本里,八條腿的「旺財」還是很有必要的。

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