機械蜂鳥COLIBRI

巧妙設計的齒輪帶動，透過離心圓及作用力的原理，實現了複雜的結構，僅使用一顆N20馬達便帶動整個機體的運作…，零組件以3D列印搭配雷切壓克力組成，神奇流暢的機制帶來栩栩如生的複雜性。 

模擬飛行中蜂鳥的運動，從拍打翅膀到張開尾巴，每個運動元素都完全機械化，複雜的連桿和凸輪系統透過精心定時的連續動作使得動作栩栩如生。 （這是https://www.derekhugger.com/colibri.html的仿作，1/2大小）

這個設計著實巧妙，是整個機構中最核心的動力原理，利用離心軸帶動花片形的輪片，透過周圍的短螺絲竟然就形成了反方向運動的效果，不僅如此，還帶有減速的功能，因為減速可以讓扭力上升，再利用它帶上凸輪去實現後續各部位不規則的上升或移位的運動，而這都只靠一個原始動力來源（我打定了使用一顆1：150的N20馬達），製作過程中，它的尺寸及形狀間隔都非常的仔細，有一點偏差（1mm）就可能動不了！真的學到了不少概念～

我就是用3D畫了一個薄薄的方盒子，在前方設計一個可以置入LED燈條的溝槽，想了一下放開關的地方及電源線路的走線方式，一開始就打算使用SP102E幻彩控制器來當作灯條的輸入，並且將5V的電源引出來給n20馬達用，盒子的設計算是相對不複雜的…，盒子的上蓋就是接上蜂鳥的二側支架，我修改了一下，做了一個N20馬達的固定盒連接在左支架的軸上，這個部份不含在原始設計中，是我自己發展的～

這段影片是完整齒輪的測試，可以觀察運轉時的流暢度及持久性，運行時會不會有卡卡的感覺，或是久一點就越轉越慢，齒輪的脈絡是下方動力帶起三個大齒輪最後的是上方的小齒輪（控制翅膀的），右側機體則是加上了花片輪再加上不同的凸輪（由花片輪帶動的），花片輪的轉向及轉速都與它的帶動齒輪不同，這也是這個設計中，我覺得最巧妙的地方，減速帶來更大的扭力，以更凸輪能帶起更大的負重（當然一切都要儘可能的輕盈才行）。

 在這組機構中，凸輪顯然是十分重要的零件共有四個不同形狀的凸輪，厚度都是6mm(我做的這版本)，使用8mm的螺絲鎖過四個小孔後，會露出2mm，是用來接軌花片的，所以凸輪才會跟著花片轉（四個孔的位置我調整了好幾次）

其中有二個凸輪是要疊在一起的，放在上方，二個凸輪有各自的任務，一個是控制整隻蜂鳥前傾後仰，裡面那個控制蜂鳥的頭抬起放下

這個部份是比較簡單的，就是幾個零件的拼湊，這些零件是有計算厚度的，兩片身體嵌著一個橫向的座，而這個座的二端鎖定了二個活動式的支點，準備讓翅膀的支架棒穿過

在這個機構中，蜂鳥翅膀的設計十分的細緻，動力來源是下方齒輪傳上來的一個小齒輪，在這個齒輪上帶著一個離心軸片，翅膀的運動也呈現兩個軸的方向，它的帶動軸連接到齒輪離心軸所帶動的牽引軸上，圓形的運動軌跡被改變成前後及上下的運動模式，看起來就很貼切的模仿了鳥類翅膀的揮動…第一次看時覺得很神奇～

在製作時會發現翅膀轉軸與帶動軸之間留的間距十分的小，鎖固螺絲時，如果螺絲頭有一些露出，那麼在旋轉的過程中，就會有一個角度的狀態零件會彼此接觸卡著，整個機構立馬就不動了…

蜂鳥的尾部由五塊薄片（1.5~2mm）組成，薄片上有溝痕，它的運動方式是有一根很細的鐵針（我用迴紋針來做）穿過這五片的溝痕，當針向前移時，由於五片的溝痕路徑不同就形成打開的模樣，向下時就併攏…，而這根針會前後移動就是齒輪設計搭配齒形棒合作而成～

這個墊片就是讓下方凸輪墊著用的，因應凸輪的旋轉，產生整體蜂鳥上升下降的動作，但這可需要蠻大的力量，就算有強大的馬力，旋轉時，齒輪的中心軸應該也會受不了而斷掉吧！所以配重機制有效地解決了這個問題

透過製作第二隻，才能較完整地掌握住整部機構零件間的交互作用，這隻的大部份零件都是3D列印的，只有翅膀及LED燈板的部份用了雷切壓克力，還有前方那朵花～