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【自造筆記】雷切六足仿生獸

這個作品是我們規劃連桿課程的第二個作品,第一個作品是之前文章有寫過的齒輪連桿繪圖機。因為連桿課程的最終作品是小朋友應該會很想做仿生獸,所以將林啟政老師的「吸管仿生獸」修改成雷切版的「六足仿生獸」。

我們參考林啟政老師提供的開源設計,他最早好像是 2018 年初開始利用吸管加 3D 列印來製作各種不同的步行機器人,從二足、四足到六足的設計都有,也提供蠻完整的組裝流程跟開源檔案

我們之所以選用六足仿生獸的原因,是教學上希望學生可以找出 4 連桿的位置(不管是四足或六足,每側都是 2 組 4 連桿組成),但六足的比較容易辨識出位置,因此選用六足的設計來做參考。

關於林啟政老師的設計就不加以贅述,我們有拍一個簡短的影片分享,歡迎有興趣的人可以看影片參考。但我們製作時碰到最大的問題是列印時間過長(一組約印 2 個多小時),因此我們決定改用雷切製作。

 

3D圖繪製、連桿設計

由於吸管仿生獸的結構大多數是平面,因此設計修改蠻簡單的,關節的部分從吸管改成螺絲來做固定。但 TT 馬達上的曲軸不適合用雷切製作,所以只能維持 3D 列印製作,我們仍有調整曲軸的設計,讓它可以跟螺絲結合在一起,增加結構完整性(而且一組的列印時間只需要 30 分鐘左右)。

仿生獸最重要的連桿尺寸設計,我們原則上是沿用林啟政老師的尺寸,並做一些等比例的放大(一點點而已)。其實我也有透過 linkage 這個 window 的軟體去測試調整連桿的尺寸規格,但沒有顯著進步跟調整,所以就保留原設計尺寸。

材料&工具需求

材料

  • 雷切(3mm)約 30*20cm:1 張
  • M5 螺絲:6 個長 15mm、4 個長 10mm
  • M5 尼龍螺帽 8 個(若沒有尼龍螺帽,可改用一般螺帽)
  • TT 馬達 1 個
  • 2 入裝的 AA 電池盒 1 個
  • 2 個 AA 電池
  • 3D 列印曲軸
  • 洛克開關 1 個
  • 單芯線
  • 彈簧螺式接頭 4 個

工具

  • 木工膠或白膠
  • 熱熔槍或雙面膠
  • 螺絲起子
  • 尖嘴鉗(若使用尼龍螺帽則需使用)
  • 焊槍(備料時使用)

組裝細節

機身本體的組裝還蠻簡單,參考我們的影片應該就可以組裝起來了,這邊只補充一些設計細節跟注意事項:

1. 如果學生會焊接,可直接用焊接取代,但小朋友不適合使用焊槍,因此我們會於上課前在馬達、開關上焊接單芯線。過去都讓學生使用電工膠布接線,但是效果較差,所以這次改用彈簧螺式接頭,小朋友也蠻容易上手。

2. 若沒有使用尼龍螺帽,務必用熱熔膠將螺帽跟螺絲固定住,才不會在過程中鬆脫。螺帽和板材間也要預留一點點間隙,我們檢查的方式是螺絲必須要能獨立的自由轉動,才是最好的狀態。

3.關於螺絲的組裝方向,原則上以好鎖又不會干涉到木板或其他零件為主,並沒有一定要將螺絲朝內或是朝外。

4. 由於電池盒是放在機身內,因此無法使用電池盒上的開關,必須外接開關才比較好操作,這個額外開關的設計也與林啟政老師的設計不同。

設計優點

對我們來說,這個設計最大的優點除了製作時間快(雷切 10 分鐘內可以完成),還能讓學生自由的去改變軀體跟四肢的造型(但必須要保留讓曲軸可以從 TT 馬達上延伸出來的洞),而且對於各個地方的寬度、長短都有蠻大的尺寸容忍度,不太容易製作出會干涉的設計圖。而彈簧螺式接頭也比過去使用電工膠有更好的成功率跟穩定性,只是電線長度較難控制,通常還需要再用電工膠將過長的電線固定到機身上就是了。

結語

這個作品是由林啟政老師的作品延伸而來,因此我們也會將作品開源,你可以透過這個連結看到雷切跟 3D 的設計圖,至於操作上的問題會列在說明文件裡,提供大家參考,歡迎有興趣的人提供意見,或是直接修改設計來解決問題!

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林 允涵

透過拍攝影片紀錄創作過程並提供開源設計,讓更多人對於自造運動產生興趣並開始自己動手實現自己的想法