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脑洞时间:行走的旺财

脑震荡 发表于 2017-01-09 03:32:36
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在「行走的机器」、「Klann联动结构和机械蜘蛛」等一系列文章里,我们例举过去和现在各种稀奇古怪用脚行走的机器。在满街都是轮子的世界里,它们与众不同,让我们看到了不同的可能性。在这期脑洞时间里,脑叔动手捣鼓一下,做了一只行走的“旺财”。
脑洞时间:行走的旺财


鉴于时间、资源和能力的限制,脑叔果断放弃了做另一台巨型Walking Beast或者另一台浑身液压电机的Spot Mini(让我做,我也不会啊……)。Theo Jansen的Strandbeest(沙滩风力兽)结构和Klann的蜘蛛结构倒是个比较不错的开始。虽然Klann结构在结构件的数量上会比Jansen结构省,但最终还是选择了Jansen结构:因为我想做一条四条腿走路的“旺财“,而不是八条腿的蜘蛛。



在动手之前,我进行一下了“考古工作”。这样做的有两个好处。第一是看看有没有人做过类似的东西,第二就是可以避免一些别人踩过的坑,很多DIYer/Maker喜欢记录自己的Making的过程和反思,其中很多的分析和资料是十分有价值的。一番浏览后,脑叔发现大部分作品都是模仿「大人の科学」出品的风力怪兽套件,也就是Strandbeest的缩小简化版,主要依靠风车驱动,而且足的数量比较多。也有人在它的基础上进行改造,有用Sphero机器球驱动的,竟然还有用小仓鼠驱动的。

四足的Jansen设计并不多见,估计有两个原因,一是稳定性不够好,二是无法转弯。在一个叫Dominique Studer的个人网站上,脑叔还是找到了一种四足设计,Dominique Studer分享了他调整过的Jansen足设计和具体的齿轮比例。他还收集了很多基于他的设计的四足机械。Dominique Studer的齿轮设计改变了机械足在空中停留的时间,让每个时候都有三条足与地面接触,从而提高了整体稳定性。所以我直接借鉴他的结构设计。

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确定了结构和尺寸数据后,先用Rhino建模,在CAD软件里把各个结构件的尺寸和连接关系都确定下来,这里其实是最枯燥也最耗时的部分。


由于脑叔是用亚克力激光切割来做的“旺财”,所以用的基本是比较规则的形状,追求的是抽象的美感。当然这里也可以选择其他加工方式和材料,比如3D打印,或者木头加工,各自的设计发挥空间也不尽相同。敲定各个细节之后,把所有激光切割的零件都平铺,然后保存成矢量文件。


打开激光切割机,放入亚克力板,校准定位,关上机盖,点击打印后就等吧。当然安全第一,激光切割时还是要做好安全措施的,戴上护目镜,保证通风。虽然切割亚克力理论上没有毒,但切割劣质亚克力产生的粉尘和味道还是要注意的。


过不了几分钟,结构件就都切割完成了。清理和集齐所有结构件,就可以开始拼装了!

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用螺丝和自锁螺帽装好四条腿。然后固定在身体框架上,和驱动齿轮契合好。


装上马达和电池,“旺财”的初号原型机就诞生了。


贴上个眼珠子,更有灵气一点。


“来,走两步,没病出来走两步”。。。貌似还真有病。。。



溜狗时间


经过一番测试:
总的来说,四足的Jansen设计是可行的,但稳定性肯定不如八足。由于齿轮和螺丝并没有完全地紧配,“旺财”走起来有点晃晃悠悠,且会自然地朝一个方向转弯。说到转弯,理论上目前的设计是只能前后的,无法转向。普通的“前轮转向”或者“左右差速”等方法都没法应用在四足的Jansen机械上。看来,在下一个版本里,八条腿的“旺财”还是很有必要的。
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