مکانیزم چشم رباتیک انیماترونیک با پرینتر سه‌بعدی

به خاطر ظرافت و سایز کوچیک بعضی از قطعات، شاید پرینت گرفتنشون یکم چالش داشته باشه، اما خبر خوب اینه که بیشتر قطعات خیلی سریع پرینت می‌شن و اصلا نیازی به ساپورت (Support) ندارن. من برای تمام قطعات مکانیکی از فیلامنت PLA استفاده کردم، اما برای خود کره چشم‌ها فیلامنت ABS زدم تا ظاهرش یکم طبیعی‌تر و مات‌تر بشه.

فقط حواست به چند تا قطعه ظریف باشه. اگه از فیلامنت باکیفیت استفاده کنی و تنظیمات پرینترت (مثل دما و سرعت) کالیبره باشه، مشکلی پیش نمیاد. برای ضخامت لایه‌ها (Layer Height) مقدار 0.2 میلی‌متر رو انتخاب کردم که دقت خیلی خوبی بهم داد؛ حتی فکر می‌کنم با 0.3 میلی‌متر هم کار راه بیفته.

سطح چشم‌ها رو می‌تونی هر چقدر که دوست داری سنباده بزنی تا کاملا صاف و صیقلی بشن. اما حتما یه سنباده‌کاری مختصر برای قسمت زیرین چشم‌ها (جایی که پرینتر روی هوا چاپ کرده و ممکنه زبر شده باشه) انجام بده. این کار خیلی مهمه تا چشم‌ها بتونن به نرمی و بدون گیر کردن داخل پلک‌ها بچرخن.

قطعات دیگه‌ای که من سنباده زدم، بخش‌های آداپتور چشم بودن. چون این قطعات باید خیلی کیپ و فیت تو هم برن و معمولا لایه‌های پایینی پرینت یه مقدار پهن‌تر (Elephant Foot) می‌شن، یه سنباده‌کاری کوچیک مشکل رو حل می‌کنه.

طراحی سوراخ‌های این مدل به دو شکل انجام شده: بعضی سوراخ‌ها عمدا کوچیک‌تر طراحی شدن تا پیچ مستقیم تو خود پلاستیک رزوه بشه و گیر کنه، و بعضی‌ها بزرگ‌ترن تا پیچ راحت ازشون رد بشه و مفصل حرکتی بسازه.

اگه پرینترت سوراخ‌ها رو خیلی کوچیک زده و پیچ‌ها توش نمی‌رن یا راحت نمی‌چرخن، می‌تونی از یه دریل دستی کوچیک (پین وایس) استفاده کنی و سوراخ‌ها رو بازتر کنی. قلاویز کردن هم یه گزینه‌ست، هرچند PLA معمولا پیچ‌ها رو خیلی خوب نگه می‌داره. برای اینکه بدونی کدوم سوراخ باید چه سایزی باشه، حتما به عکس‌های راهنما دقت کن.

+6

حالا که قطعاتت پرینت و سنباده‌کاری شدن، وقتشه که بریم سراغ سرهم کردنشون! برای اینکه بهتر متوجه بشی چی به چی وصل می‌شه، پیشنهاد می‌کنم ویدیوهای آموزشی یا عکس‌های رفرنس رو حتما نگاه کنی. بریم مرحله به مرحله جلو:

1. دو تا پایه اصلی (Bases) رو با پیچ‌های M3 به طول 10 یا 12 میلی‌متر به هم وصل کن. این نقطه همون محور Y (بالا و پایین) برای حرکت چشم‌ها و پلک‌هاست.
2. سروو موتور رو سر جاش قرار بده و با پیچ‌های M2 چهار یا 6 میلی‌متری محکمش کن. این سروو وظیفه حرکت محور X (چپ و راست) رو بر عهده داره.
3. بازوی محور Y رو با یه پیچ M3 به پایه فرعی (Sub-base) متصل کن. بعد، یکی از بازوهای سروو (Servo Horn) رو با استفاده از سوراخ سوم از مرکز، به کمک یه پیچ M2 روی این قطعه نصب کن. جهت‌گیری قطعات رو با عکس‌ها چک کن تا اشتباه نبندی.
4. برای ساخت مجموعه محور X، قطعات چنگالی‌شکل (Forks) رو با پیچ‌های M3 به آداپتورهای چشم پیچ کن. سوراخ روی چنگال‌ها بزرگ‌تره تا پیچ ازش رد بشه و بره تو گوشت آداپتور گیر کنه. یکی از پیچ‌ها زاویه عجیبی داره ولی با کمی دقت می‌تونی ببندیش.
5. رابط سه‌نقطه‌ای رو به بالای چنگال‌ها وصل کن. پیچ M3 اینجا باید تو سوراخ کوچیک قطعه چنگالی محکم بشه. همچنین یه بازوی سروو رو از سوراخ آخرش، با پیچ M3 پنج میلی‌متری به مرکز این رابط متصل کن (شاید لازم باشه سوراخ بازوی سروو رو با مته 2.5 تا 2.8 میلی‌متر گشاد کنی). حین بستن، مدام قطعات رو با دست حرکت بده تا مطمئن بشی گیر ندارن و روون حرکت می‌کنن.
6. رابط مرکزی چشم‌ها رو با یه پیچ M3 هشت میلی‌متری به آداپتورهای چشم وصل کن. دقت کن که سطح صاف رابط باید رو به بالا و بخش شیب‌دارش رو به پایین باشه. تو این مرحله می‌تونی خود چشم‌ها رو هم جا بزنی.
7. کل این مجموعه رو با دو تا پیچ M3 هشت یا دوازده میلی‌متری به مرکز پایه فرعی (Sub-base) پیچ کن.
8. بلوک نگهدارنده سرووها رو بردار و 5 تا سروو SG90 رو دقیقا تو جهت‌هایی که تو عکس‌ها نشون داده شده، داخلش قرار بده.
9. از روی تصاویر گرافیکی تشخیص بده کدوم پلک برای کجاست. رابط‌های مربوطه رو با پیچ M2 بهشون وصل کن و یه بازوی سروو به سر دیگه‌شون ببند (از آخرین سوراخ بازوی سروو استفاده کن و اگه لازم بود با مته 1.5 تا 1.8 میلی‌متر گشادش کن).
10. پلک‌ها رو به پایه اصلی متصل کن، ولی فعلا کاری به وصل کردن بازوها به خود سروو موتورها نداشته باش.

+3

با کمک گرفتن از دیاگرام‌های تصویری، کدها رو روی آردوینو آپلود کن و تمام سیم‌کشی‌ها رو انجام بده. اگه برای راه‌اندازی برد سروو درایور نیاز به راهنمایی داشتی، می‌تونی آموزش‌های سایت Adafruit رو بخونی.

وقتی مدار رو روشن می‌کنی، تمام سرووها برق‌دار می‌شن و خودشون رو تو زاویه صفر (Neutral Position) یا همون حالت خنثی قرار می‌دن. از این فرصت استفاده کن و در حالی که چشم‌ها دارن مستقیم به جلو نگاه می‌کنن، بازوهای پلاستیکی رو روی شفت سرووها جا بزن. می‌تونی فقط فشارشون بدی تا جا برن، بعد برق مدار رو قطع کنی و پیچ‌هاشون رو محکم ببندی.

بستن پیچ بازوی سرووی محور Y خیلی بدجا و سخته، ولی من دیدم بدون پیچ هم خیلی محکم سر جاش وایمیسته و مشکلی نداره. اگه مال تو شل بود، می‌تونی موقتا یکی از سرووهای پلک رو باز کنی تا جا برای پیچ‌گوشتی باز بشه. تو این مرحله بد نیست با جوی‌استیک یه تستی بکنی ببینی چشم‌ها راحت و بدون گیر کردن تو تمام جهات می‌چرخن یا نه.

برای تنظیم بازوی پلک‌ها، بهترین راه اینه که به سرووها فرمان "پلک زدن" (بسته شدن) رو بدی تا بتونی دقیقا در مرکز و هماهنگ با هم تنظیمشون کنی. برای این کار کافیه دکمه پلک رو نگه داری یا پایه‌ش رو شورت (اتصال کوتاه) کنی. وقتی بازوها رو تو این حالت جا زدی، پیچ کردنشون هم خیلی راحت‌تر می‌شه.

تموم شد! مکانیزم چشم رباتیک تو الان حاضره. اگه دوست داری چشم‌ها رو طبیعی‌تر و واقعی‌تر رنگ‌آمیزی کنی، می‌تونی آموزش‌های مربوط به رنگ کردن چشم عروسک رو سرچ کنی.

امیدوارم از این پروژه فوق‌العاده جذاب در آیسی‌مدار لذت برده باشی؛ حتما نتیجه کارت رو بساز و تو بخش نظرات بهمون بگو چطور پیش رفت!