大家好！這篇文章是一步步的指南，教導(dǎo)您如何使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具，設(shè)計(jì)一臺(tái)四足機(jī)器人。

四足機(jī)器人的設(shè)計(jì)靈感來自于波士頓動(dòng)力公司（Boston Dynamics）的Spot機(jī)器人，它看起來有點(diǎn)像只狗。設(shè)計(jì)這臺(tái)機(jī)器人是為了增材制造，且易于使用任何商業(yè)FDM/FFF 3D打印機(jī)打印。雖然，我計(jì)劃親自制作機(jī)器人，但這篇教學(xué)文將只涵蓋設(shè)計(jì)時(shí)間，而我將很快于另一篇文章中，發(fā)布制造四足機(jī)器人的一步步過程。

透過這篇文章，我將向您介紹這臺(tái)機(jī)器人的通用設(shè)計(jì)過程，所以您不必復(fù)制我正在建構(gòu)的內(nèi)容。藉由運(yùn)用這篇教學(xué)文，您可隨心所欲發(fā)揮創(chuàng)意，以創(chuàng)造任何多足機(jī)器人。

盼望您享受閱讀這篇文章，并且于留言發(fā)布您的設(shè)計(jì)。

軟件和設(shè)備：

1.SolidWorks（設(shè)計(jì)）

2.Visualize（渲染）

3.桌面計(jì)算機(jī)/筆記本電腦

4.計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)（非必要，但建議具備，將使這項(xiàng)項(xiàng)目更容易完成。）

步驟一：素描概念

圖一

設(shè)計(jì)流程的第一步，就是拿出您的素描簿，開始描繪機(jī)器人的不同概念。素描本身不必完美，只需要擁有大致形狀，并且形成具備粗略估計(jì)尺寸的組件。如同上方的圖一所示，我從非常初級(jí)的2D素描概念展開，描繪機(jī)器人的基本輪廓，以及肢體尺寸。有了初步構(gòu)想后，我最終完成了這個(gè)靈感源自于狗的機(jī)器人的設(shè)計(jì)，并于小腿具備一個(gè)平行驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。之后，我開始描繪更多細(xì)節(jié)，例如電子設(shè)備的放置，腿步的運(yùn)動(dòng)學(xué)，以及腿部驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等等。我還展示了一些用來詳細(xì)構(gòu)思組件的草圖。

關(guān)于細(xì)節(jié)的描繪，我建議將草圖繪制成3D，以使設(shè)計(jì)的可視化效果更好。以下是一些針對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)素描的資源：

TheSketchMonkey’s “3 Important SketchingExercises for Any Designer (Beginner) – YouTube“

https://www.youtube.com/watch?v=IM_zvACz2og&t=12s

Sketch a Day’s “Sketch-A-Day – How tosketch complex organic shapes – YouTube“

https://www.youtube.com/watch?v=_JK73WLM3xQ

Reid Schlegel’s “Sketching Basics 2:Perspective is King – YouTube“

https://www.youtube.com/watch?v=JK0qlnnG1WA

除了詳細(xì)的3D草圖，我也鼓勵(lì)您繪制組件的粗略草圖，以便有更好的構(gòu)思。

第二步：匯入/下載電子組件

設(shè)計(jì)機(jī)器人時(shí)考慮電子組件，是任何機(jī)器人設(shè)計(jì)過程的重要部分，但如果每一項(xiàng)電子組件皆一一設(shè)計(jì)，那過程將很乏味。所以，我從GrabCAD獲取大部分的電子組件。Solidworks允許用戶以.STEP、.SLDPRT、.STL等文件類型，直接匯入預(yù)先設(shè)計(jì)好的電子組件，例如伺服馬達(dá)、電池、控制器等進(jìn)行組裝；而未支持的文件類型，可使用任何免費(fèi)的在線轉(zhuǎn)檔器，將檔案轉(zhuǎn)換成.STEP或.SLDPRT。

https://grabcad.com/library

以下是我從GrabCAD匯入的電子組件列表：

伺服馬達(dá)：Lewansoul LX-16A bus servo | 3D CAD Model Library | GrabCAD

https://grabcad.com/library/lewansoul-lx-16a-bus-servo-1

DC-DC 降壓轉(zhuǎn)換器：DROK AdjustableDC Buck Converter Model 180078/180080 with built in mount | 3D CAD ModelLibrary | GrabCAD

https://grabcad.com/library/drok-adjustable-dc-buck-converter-model-180078-180080-with-built-in-mount-1

伺服總線連接器：LewanSoul LX-16A Servo Bus Linker | 3D CAD Model Library | GrabCAD

https://grabcad.com/library/lewansoul-lx-16a-servo-bus-linker-1

電池：TalentCell Rechargeable 12V 3000mAh Lithium Ion Battery Pack | 3DCAD Model Library | GrabCAD

https://grabcad.com/library/talentcell-rechargeable-12v-3000mah-lithium-ion-battery-pack-1

我無法在網(wǎng)絡(luò)上找到Libre computer (Le Potato)的CAD，所以我自己設(shè)計(jì)了一個(gè)：AML-S905X-CC(Le Potato) | 3D CAD Model Library | GrabCAD

https://grabcad.com/library/aml-s905x-cc-le-potato-1

第三步：設(shè)計(jì)大腿

既然設(shè)計(jì)素材都預(yù)備好了，就讓我們開始設(shè)計(jì)四足機(jī)器人。

圖二

如圖二所示，為設(shè)計(jì)大腿，我由基本素描展開。草圖被拉伸成30毫米的厚度。之后，拉伸主馬達(dá)軸的界面，并且創(chuàng)造出8個(gè)M2機(jī)器螺絲的螺絲孔，以安裝馬達(dá)連接器，該馬達(dá)連接器是在馬達(dá)軸和大腿間的連接接口。大腿的基本形狀完成后，針對(duì)輔助馬達(dá)，我切割出45 x 18毫米插槽；而為了安裝小腿，我切割出50 x 18毫米的插槽。接著，其余更精細(xì)的細(xì)節(jié)被添加至我們的CAD模型，例如，針對(duì)線路管理而設(shè)計(jì)的槽，輔助馬達(dá)支架，以及相關(guān)收尾工作。

第四步：設(shè)計(jì)小腿

為設(shè)計(jì)小腿，我遵循了類似的流程。首先，我創(chuàng)造出一張基本草圖，其靈感源自于第一步所提到的粗略概念圖。之后，我拉伸草圖，并添加一些更為細(xì)致的細(xì)節(jié)，例如用于平行聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)的槽，以及模塊化的腳趾切出。

第五步：組裝腿部

圖三

于此步驟中，我們將組裝剛設(shè)計(jì)好的大腿與小腿，而2號(hào)馬達(dá)將被固定于大腿上（圖三）。針對(duì)這項(xiàng)目標(biāo)，我們需要在工作區(qū)內(nèi)開啟這三個(gè)組件，并依據(jù)設(shè)計(jì)將它們配合起來。一旦組裝好大腿、小腿及馬達(dá)，合規(guī)連桿和Servo horn將被建模并添加至組件中。至此，腿部的設(shè)計(jì)已完成！讓我們進(jìn)行底座的設(shè)計(jì)。

第六步：組裝底座

在這個(gè)步驟中，我們將把機(jī)器人底座的所有組件組裝起來，包括電子組件及電源。

第七步：組裝腿部、底座、外殼，完成四足機(jī)器人的設(shè)計(jì)。

一旦所有組件就定位，我們便將它們組裝起來，四足機(jī)器人的設(shè)計(jì)便大功告成！而我使用Visualize這套軟件，產(chǎn)生高質(zhì)量的渲染，并且完成這臺(tái)四足機(jī)器人。

編輯：黃飛