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2019年03月27日 | DIY机械手臂（Part 2）：设计实心底座
2019-03-27 来源：易心STEAM编程
此专题是制作机器手臂教学的第二部分。在第一部分中，我们学的是如何设计机器手臂，而第三部分是设计支架。在第四部分中我们会讨论如何以Arduino进行操控。
第一个做的延伸是底座。在这个教学中，我们会讨论如何制作机器手臂的底座，以及如何让底座的结构容纳我们的步进马达。这次的讨论同时涵盖了几项新的数字工具，包含设计我们需要的完美圆形结构和把马达与底座整合，支撑机器手臂。
我们也将再次藉助Dremel Idea Builder的可靠度和速度。
在继续设计和制作机器手臂的同时，我们有机会增加和修改机器人的功能和结构。在我们建立设计关键组件的基础并着手进行后，我们将能够根据特定的使用条件和功能需求来变更设计。这包含了扩充手臂，让它使用更大的马达来移动更大的物体。然而，我们还是需要在开始尝试前先确定所有组件都能顺利运作。
还有一件事，在设计的过程中，务必储存和制作文件备份。如果回头编辑和变更设计的话，备份文件可以让我们有很多不同的本来反复思考我们的想法。
材料
·小型步进马达、小型减速步进马达 - 5VDC 32步 1/16 齿轮装置 (3) 机器人就是靠它们来动的。务必要买够小、够轻、其他马达可以举起的机型。这些是我买的。
工具
·游标卡尺
·3D 打印机，我们在这里使用的是Dremel Idea Builder。
·有CAD软件的计算机
第一步：回到机器手臂
完成机器手臂时，我们已经配合我们使用的步进马达进行了手臂部分的模型化。在这个步骤，用卡尺尽可能进行精确的模型化是非常重要的。
第二步：正投影检视
这个检视是我使用的Rhinoceros软件特有的，但不用担心，任何模型软件都能进行正面、侧面和平面图的检视。如果不确定应该怎么做，可以查询说明选单，或者寻找网络信息。现在给你看这个是因为等一下会用到。
第三步：画圆圈
设计底座的第一步是画一个圆圈。
第四步：画出底座轮廓
·画出定义底座轮廓的线，可以藉由从圆心向上画直线来完成。我的高度有3″，和打印机中的机器手臂底座吻合。
·接下来，从线的顶端用曲线画出轮廓，一路延伸到底部的圆圈。我们可以用平面图检视来进行这一步，确保有完美的正投影曲线。这在下一步很重要。
第五步：旋转曲线
沿着中线旋转我们画好的正投影曲线。如此可以产生底座的大致形状。务必旋转360°并确保底座宽度足够围绕马达。我在后面的步骤会更详细说明。
第六步：阖上底座，使之成为实心
把一个阖上的圆形平面加到底座底部上，并和我们的新形状相连。如此可以让它成为实心的物体。如果用的是Solidworks或Sketchup，这个动作应该没什么问题。
第七步：准备马达模型
·最后，只要复制马达，马达就准备好了。这么做可以永远维持马达模型正确。
·复制完成后，把模型放大大约.1″。这么做是因为3D打印无法完全精确的缘故。虽然3D打印看似很精确，如果制作的是相连接的组件，多数的打印机是印不精准的。
第八步：布尔移除顶部的一半
·现在画一个圆柱，让中心点在机器手臂底座的顶部，同时让底部往下延伸稍微超出一半。确保它的厚度够完全盖过机器手臂底座顶部的一半。
·再来使用布尔指令从底座把圆柱减去。这样我们可以取得让手臂部位活动的空间。
第九步：放置马达和最后的减去步骤
·把放大的马达放入底座剩下的一半。确保马达的旋转部位对准我们用来旋转原本的形状的中心轴。如此一来，手臂部位放置在底座上之后就不会看起来怪怪的。
·最后在马达下方设计一个方体，从底座后方突出，供接线使用。再次使用布尔指令从机器手臂底座减去马达和方体。这样我们就得到可以打印的对象了。
第十步：打印和组装
现在我们可以用Dremel Idea Builder打印底座，并以步进马达组装。
结论
目前我们设计和打印了机器手臂的两部分。我们已经有很多进展，但还无法实际使用机器手臂。下一篇文章中，我们将探讨如何在不需组装下加上最后的手臂部位。之后，我们会讨论控制手臂的方法，接着就能发挥想象力了。
作者：Adam Lukasik
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