逼真仿生机器人头部制作过程

欢迎 cox， 那么这大概是我迄今为止最令人毛骨悚然的作品。一个完全三 d 打印的仿生机器人头部配有逼真的硅胶皮肤。 我在第一部分的视频中提到过，我一直想开发一个更易获取的仿生机器人头部，目标是拥有比现有选项更多的自由度和运动范围。 虽然我觉得这个设计还有很多需要改进的地方，但他已经达到了让我感到有些不适的程度，而这通常是我在这个频道上取得进展的一个相当不错的标志。 我为在不同位置用磁性面板固定硅胶皮肤所开发的这个系统经历了许多失败和反复试验，所以我想在本期视频中向大家展示我的设计过程， 同时也聊聊我正在开发的用于在 cad 和 blender 中处理复杂有机雕塑形状的工作流程。我所有项目的最终目标都是让他们开园，这样任何人都可以在家免费制作。 但在设计上，处于开发阶段时，发布多个不同版本有时会带来一团糟的局面。这也是为什么我现在会在我的配串页面上通过 on ship 提供所有设计的可导出可下载的 cad 或网格格式。 但一旦这个设计足够完善，我会把三 d 可打印的 str 文件和代码免费上传到我的网站上。所以尽管目前看起来并非如此， 其实我的本意是通过夸张一些比例让这个设计看起来更像卡通形象，从而减少那种恐怖鼓效应，也不再刻意掩饰这其实是个机器人的事实。为了让组装、修改和测试 都变得更简单，同时赋予他一种科幻机器人的美感。我设计的这些磁性面板用作锚点，将硅胶皮肤固定在下面机械结构的主要交互部位，所以每条眉毛上我都设置了两个锚点，这样就能通过相对简单的线性运动实现震惊、生气或同情等表情。 嘴唇的结构更为复杂，主唇体部分有两组上下线性运动装置，嘴角则通过两对马达的协同运动来实现，可以在垂直于这些马达旋转轴的平面上任意移动。 这版本新增了舌头，显然在发音时非常重要，同时也让我们的视觉上能区分出 t 和二的发音差异。硅胶皮肤的边缘周围还有一些连接面板，这就是我之前说的想要强调他是一个机器人这一点。与其试图掩盖皮肤的连接方式，我选择了更 据风格化的面板设计。所以你可以想象这个项目在雕刻流程和 on shape 的 cad 流程之间反复切换，过程相当复杂，需要不断摸索。这里简单介绍一下这种反复切换的流程。 我一开始用的是在网上找到的一个免版税头部雕塑网格模型，把它导入到 on ship 里，这样我就可以参考他的比例。 接着我在 onship 中构建了绝大部分的机械结构，然后把整个机构导入到 blender 中，对面部进行雕刻，使其能够完美贴合机构。之后我把雕刻好的网格转换成 cad 兼容的 address 文件，再导出到 onship， 利用面部表面设计切割出所有面板和面板支撑，并对他们进行加厚。随后又回到 blinder， 将所有面板支撑通过布尔运算合并，并在最初雕刻的网格上切割出这些形状的凹槽， 同时快速放置所有磁铁，并为他们切割出凹槽。我或许可以让整个流程更高效一些，但有些来回切换其实是必要的。我需要先知道机构的样子才能设计面部，而我又必须先雕刻好面部才能回到 cad 中设计面板。 所以在面部设计完成后，我就进入了这个项目，真正的挑战面部的铸造制作模具的操作顺序其实非常烧脑， 我真的把自己绕晕了，试图理清每一步该怎么做。接着我打印了磨具外壳和面部，把面部打磨光滑，然后用黏土把它正面朝下，固定在磨具底部。 我现在用黏土塑造的形状将成为之后倒入顶部硅胶的覆膜。等我把上半部分的模具取出来，清理掉所有黏土，再重新浇筑模具的下半部分后，原本用 黏土塑造的形状就会变成硅胶制品了。我低估了所需硅胶的用量，结果每次磨具都直到了一半，不得不用粘土补齐。而且我给面部选用了非常柔软的硅胶，所以还用了脱模喷剂，确保能顺利取出成品。 我肯定是用了错误类型的脱模剂，因为硅胶一直没有固化，我把所有东西都清洗了一遍，过程又脏又黏又麻烦。然后这次没有用脱模剂，严格按照比例混合两种组分，并且搅拌的非常彻底，还只用了一半模具。 他用了甩膜工艺来获得均匀的图层，就是手动晃动模具让硅胶均匀分布，结果他还是没有固化，当时我也不知道为什么，所以我非常恼火，尤其是因为硅胶本身就很贵。所以如果你在 patron 上关注我，或者一直在关注我，是 的时间线，你会注意到这第一次浇筑本来应该成功，并且在九月份发布视频。但因为这些挫折，我不得不推迟了那期视频。回头看看我在封锁期间或大学时期拍的一些视频。 我有时会觉得那时候因为时间充裕，责任较少，所以在细节和打磨上更为用心，也更有动力去完成项目并全面记录下来。而现在，随着我主要的收入来源变成了内容创作，或许我已经不那么关注这些了。现在我的生活就是为了做出酷炫的项目。 我想要做出你见过的最棒最逼真的眼球机构。我想要做出比我自己的手还要厉害的防身手。我想要设计机械杰作，把他们免费分享给全世界，然后看到你们的照片、视频。各种改进和二次创作 激励下一代。我绝不想为了改内容而草率或仓促的完成项目。最近我一直在思考如何让我的项目更加完善，调整这种平衡，让他们变得更加精致和易于获取。我的想法是为你们提供一些更为定制化的零部件和配件，让你们可以购买。 这里是我设计的第一个威尔科格丽款眼球，由外部工业模具制造商生产，可以批量生产成千上万个。如果你们有兴趣的话，也可以分发给大家。 我想听听你们的看法。所以在视频描述中，你会找到一个 google 表单，你可以用它来告诉我你在获取哪些零部件时遇到困难，以及你可能想从我这里购买哪些东西。也许你会想买一块电路板，插上就能用。整个项目都已经预装在上面了。也许你想要一个除了亚马逊以外你知道 适合用途的小型次服器的来源。欢迎告诉我你的想法。所以在完成我的万圣节项目后，我带着新的热情回到了这个项目，决心把这个模具做好。 我放弃了之前用 blender 做的模具外壳，最后一次改变主意，重新设计了一个更加坚固的模具。 这次我决定只浇筑磨具的一面，因为面部的背面只用三 d 打印表面就可以稍微粗糙一些。 我在设计时加入了所有的定位结构，这样就能以最小的工作量直接使用。这也意味着我不用再用任何黏土了，因为黏土真的非常脏乱，而且因为我还不确定到底是什么阻碍了硅胶的固化，所以我想排除其他黏土的影响。 不过我还是犯了同样的错误，没有混合足够的硅胶来填满整个模具。但还好我后来又买了一些硅胶，第二天用第二次灌注 把模具补满完成的设计。不过这其实挺让人头疼的，因为我得小心翼翼的把硅胶倒进一个很窄的缝隙里，但好在这样确实修好了模具。 顺便说一句，我没有真空脱泡机，所以我用我的 tarragon 当搅拌器，把一些气泡震了出来。 接下来我得把模具取出来，这过程简直像噩梦一样。因为我用的是丝光 pla 这种材料本来就比较脆，所以当我费劲的想把模具取出来时，外壳开始碎裂，最后我不得不把整个外壳锯成两半，把两个硬壳都毁了。 还好硅胶模具本身完好无损，我也能重新打印外壳。把模具重新组装好。我只喷了一点点脱模剂，因为我不想影响固化，然后倒入了一颗 flex 硅胶。谢天谢地，这次终于成功了。 我觉得这次能成功主要原因可能是我之前用的脱模器太多了，对于这么薄的胶柱来说，或者也可能是我用的黏土里有某种化学成分。不过设计更好的模具，比如加了通气孔、易流槽和定位结构，确实带来了很大的改善。 为此，我要感谢本期视频的赞助商 on shape， 他们提供了如此灵活的 cad 应用，让我能够把所有数据上传到云端，包括超高多边形网格和复杂的曲面，这让我能够非常轻松快速的制作出一个拯救了这个项目的模具。 当然，头部机构的其他部分也都是在 onship 中设计的。市面上有很多 ki 的软件，但 onship 拥有我在其他任何地方都没见过的在线共享和协作功能。毕竟正是这些功能让我能 让我的赞助者访问我在在线工作区中始终保持最新的 cad 文件。而且它还有其他功能，比如像在 github 上一样对设计进行分支和合并，这对我来说无可替代。 on shape 彻底改变了我的设计工作流程，以前我几乎都是现场设计所有东西，而现在我有了一个标准零件库，并且会在 part studios 中为越来越大的零件组创建独立的文档 on shape 之所以能实现这一点，是因为我可以让设计引用其他在线文档。 比如说，如果我对标准舵机的本体和隔离区的 pass studio 做了任何更改，这些更改都可以反映到我多个设计中的子装配体里，而且界面让这一切管理起来非常简单。虽然我在模具上方压了很多重物，但成品还是比喻其厚了一些。这确实带来了一些麻烦，因为此 在这种厚度下并不够强，无法可靠的固定面板，所以我不得不用提刀在连接点处把硅胶削薄。这个过程非常耗时，而且因为这个操作太繁琐，我确实有几次手滑弄出了几个洞。说实话，重新浇筑面部可能更合理一些， 但有时候我更喜欢尝试找出所有可能遇到的问题，而不是每出现一个就立刻去修复。因为有时候你会发现一种全新的问题，这会彻底改变你对第一个问题的看法。如果你早知道第二个问题的存在，其实就不用浪费时间去修复第一个问题了。 在这个过程中，我确实想到了一个更好的方法来制作皮肤，所以暂时我还是选择继续用这个版本，尽管他有一些冻和气泡的问题。我预料到的另一个问题是把磁铁装 放进面板和面板支架里。这件事太让人头疼了，甚至我都没拍下自己操作的过程，因为实在太混乱，太让人沮丧了。不过，如果你还不知道磁铁其实会互相吸在一起，而且他们靠的很近时，根本不愿意乖乖带着不动， 而且超级胶水也会把你的手指粘在一起。所以为了把所有磁铁和胶水都装好，我几乎花了一整天和他们较劲。我觉得如果没有用喷雾瓶喷水来激活超级胶水，我根本做不成这件事。 我用的是一种厚重、慢干、填充性强的超级胶水，再喷点水加快固化速度，这样粘合效果非常好。然后我用所有的面板把正面固定住，不过粘合力还是有点弱，所以我又加了一个中间磁铁，这样效果就好多了。我猜这是因为这样可以让小 磁铁更深入的嵌入硅胶里，而面板里的磁铁反而限制了他把力量分散到更大的区域，也就是说磁铁没法真正压缩硅胶。 在我上一个视频里，我提到过，我为眼睛机构用了一块由 j l c p c b 制造的电路板，实际上就是把一个 argino nano 的克隆板嵌入到电源转换电路和舵机分线板里。 至于头部的其他部分，我决定暂时采用更简单一些的方案。因为整体头部的开发阶段还比较早，相比之下，我的仿生眼已经更成熟了。 所以我设计的一个耳坠 no 扩展版，这样我就可以用耳坠 no mega 通过 p w m 引角来控制所有舵机，同时还能为耳坠 no 提供十二伏电源，并为舵机提供稳定的六伏电源。他通过两个线性稳压器来实现这一点，从而为我提供所需的 大点流。我要感谢 j l c p c b 为我提供了这些高质量的电路板。我是他们服务的忠实粉丝。最近我和其他一些 youtuber 在慕尼黑的一个展会上见到了他们，我们还做了一个小采访，聊了聊我的一些项目和设计流程， 所以等 j l c p c b 的优秀频道发布那期视频时，记得关注一下。我最近也一直在用 e z 的来设计我的电路板，这让我能够非常快速的完成设计，因为它已经集成了 j l c p c b 的库存数据，包括他们的封装和数据手册。 而作为一个经常做这些快速圆形的人，速度对我来说真的非常重要。非常感谢 j l c p c b 我真的很推荐大家去了解一下他们，他们的服务非常出色，而且在展会上也非常有趣。所以从机械结构上来说，我觉得我现在已经 接近目标了，很多脸颊的边角还没有像我期望的那样往后拉的那么远。但除此之外，我还是挺满意的。很明显接下来主要需要改进的地方就是皮肤了。 我觉得面板的设计很有价值，但拥有这么多零件其实并不理想，因为他们很容易丢失，磁铁也不够强，而且把皮肤修剪的太薄后，几乎可以透过去看，而且也很容易撕裂。其实我想到一个更好的方法还是用这些面板，但这次是用双组分模具把他们直接铸造成在脸部内部。 首先我会用甩魔法做出一层薄薄的外壳，然后把所有面板放到位，再用磨具的另一半或者再进行一次甩磨，把它们封在里面。我觉得这样做首先粘合效果会好很多，而且外观也会更好。虽然你可能还是能隐约看到面板透过皮肤，但整个表面会显得更 家统一，有设计感，而不是现在这些面板奇怪的凸出来，反而吸引了注意力。我还觉得，一旦我这样做了，设计的功能性和真实感都提升了，我就会有新的想法，进一步提升他的逼真度。 我考虑过的一点是，不同部位的厚度不同，会让皮肤的运动方式也有所差异。所以在以后，当我完善了我的模具制作技术后，我很想尝试做一个厚度可变的面部设计，比如让脸颊和额头这些部位更厚，以限制运动，而让眼睑部分更薄。 我还想在电子部分投入更多的精力。我很喜欢我把眼部机构和头部其他部分分离开来，因为这样可以实现模块化。但我希望两者之间有一个更好的接口，并且有一块更适用的电路板，输入更加有序，从而让整个系统更加高效。 感谢大家的观看，非常感谢我的 patron 赞助者是你们让我现在能够实现这一切。我们下期视频再见。

控制脖子转向的一个。

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