動手製作仿生眼

自己製作一組機械眼睛(Advanced Eye Mechanism版本)→下載3D列印檔(原作者提供):www.nilheim.co.uk/uploads/1/2/6/9/126907979/advanced_eyemech_download_package.zip
原作者說明:www.nilheim.co.uk/latest-projects-and-blog/compact-and-robust-3d-printed-animatronic-eye-mechanism 

檢視作者提供的檔案文件

做為一個開源專案,原作者提供了十分詳細的製作用檔及說明,當然都是英文,不過我們有google呀!在程式控制的部份,提供的是Arduino Code ,其實你如果做好這個機構就會發現,主要就是透過操控舵機的角度,所以用哪一種微晶片或程式倒是沒那樣限定…

以下我們核對一下3D列印檔

眼皮(Eyelids)

提供了二個版本,0.75mm和1.2mm,看起來是一樣的,應該是眼皮的厚度不同~有分左右上下眼皮,是彼此搭配的

Eye Adaptor (x2)

眼球內的架子

Eye Holder (x2)

固定眼球短柄

Eyelid Actuator (x2)

控制上下眼皮的拉桿

Eyelink (x4)

控制眼球動作的短柄

Front Strip

前擋固定橫條

Left Base

左側眼睛底板

Left Eyelid Holder (x2)

左眼皮支架

Left&Right Large Pivot

左右眼橫向旋轉中樞

PlaceHolder Eye (x2)

空白眼球

Right Base

側眼睛底板

Right Eyelid Holder (x2)

右眼皮支架

Small Pivot (x2)

眼睛上下旋轉中樞

Sub Base

背面支持架

Hobby Components 

球頭固定桿加M2x25mm雙頭螺絲

控制板及舵機

在這個製作中,我使用Micro:bit當作主控板(考量小朋友比較好上手,在測試時也比較方便),舵機擴充板可以使用凱斯的KSB038 / KSB048或使用微雪的servo driver for micro:bit,舵機則可用SG90或MG90(作者的建議)

機件部份的組裝

先從某一眼開始(這個範例是右眼)

先別急著套上眼球,這個CASE有趣的部份在它是如何設計的,可以讓眼珠子這麼靈活的上下左右運動,發現結構是很簡單的,首先如左圖準備好材料(上下旋轉中樞+短柄+推動桿;左右旋轉樞+固定柄+短柄+推動桿先用M2X6小螺絲鎖好,別太緊,確定可滑動)

把上下旋轉樞塞進眼球架子的上方凹槽中,可以用推動桿上下擺動測試一下

再來是眼睛左右旋樞塞進眼球架子的中間凹槽,這時應可了解如何利用這樣的機制進行眼球運動了

將眼睛構造鎖固到架子上,你將可以明確地了解這個CASE中,眼球運動的方式…這時還是別急著把眼球套上去,因為卡上去之後就不太容易取下了

鎖上舵機

每一顆眼睛是利用二個舵機來控制的,以右眼底座來說,可以很輕易地將舵機放進去鎖固,同樣的道理,可以把另一眼做好

利用程式調整舵機定位

在這個製作中,作者使用了六個舵機(0~5),我們可以先用Makecode寫一段簡單的程式先放到Micro:bit中,在組裝時可以先讓舵機接上調到中位(90度),再接上舵柄,方便眼球推動桿的安裝,如這個程式範例,啟動時所有舵機都定到90度,按A和B鍵會讓舵機左右20度的幅度擺動,因為仿生眼這個機構,眼球的運動並不需要大角度的變化…之後組裝好了再慢慢調整程式

組裝前的舵機測試

在兩邊的眼睛基本結構都做好了,先把4顆舵機的線接上進行角度定位及測試,可以注意一下推動桿鎖固舵柄的位置,讓推動桿保持平行,這時也還沒鎖前後架,因為接下來要先上眼球及眼皮了

把眼球裝上

到了這一個步驟,眼睛的推動桿及舵機初始角度設定好,之間的長度及位置都ok了,在組裝眼皮及合併左右眼的底座之前,就可以把眼珠裝上去,原作者有設計好對照的卡榫,看一下就會發現了

合併兩眼進行測試

原則上順序是兩眼分別先裝上眼皮支架→把舵機先鎖上底座後方,調好這二顆舵機的預設角度(一般是90度),上舵柄後把眼皮控制的推動桿鎖上,接下來才合併二眼的底座(前後二個固定機構)

※這個case有個注意的地方,研究一下組合的順序,可以儘可能減少在鎖螺絲時卡手的情形

 作者的組裝說明

原作者提供了他製作安裝的過程,參考一下對組裝很有幫助,當然他都是講英文的,不過用看的就夠了

操控6顆舵機(序號0~5)

仿生眼的舵機序位

這是原作者的建議,其實不一定要照這樣,只要知道自己哪條線插到板子上的那個pin,在程式裡知道自己要操控的是哪個舵機就可以了,以這個標準配置來說:

0→控制左眼的左右運動
1→控制左眼的上下運動
2→控制眼的左右運動
3→控制眼的上下運動
4→控制二眼的上眼皮
5→控制二眼的眼皮

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