四足機器人的設計靈感來自于波士頓動力公司(Boston Dynamics)的Spot機器人，它看起來有點像只狗。設計這臺機器人是為了增材制造，且易于使用任何商業(yè)FDM/FFF 3D打印機打印。雖然，我計劃親自制作機器人，但這篇教學文將只涵蓋設計時間，而我將很快于另一篇文章中，發(fā)布制造四足機器人的一步步過程。

　　透過這篇文章，我將向您介紹這臺機器人的通用設計過程，所以您不必復制我正在建構(gòu)的內(nèi)容。藉由運用這篇教學文，您可隨心所欲發(fā)揮創(chuàng)意，以創(chuàng)造任何多足機器人。

　　盼望您享受閱讀這篇文章，并且于留言發(fā)布您的設計。

　　軟件和設備：

　　1.SolidWorks(設計)

　　2.Visualize(渲染)

　　3.桌面計算機/筆記本電腦

　　4.計算機鼠標(非必要，但建議具備，將使這項項目更容易完成。)

　　步驟一：素描概念

　　圖一

　　設計流程的第一步，就是拿出您的素描簿，開始描繪機器人的不同概念。素描本身不必完美，只需要擁有大致形狀，并且形成具備粗略估計尺寸的組件。如同上方的圖一所示，我從非常初級的2D素描概念展開，描繪機器人的基本輪廓，以及肢體尺寸。有了初步構(gòu)想后，我最終完成了這個靈感源自于狗的機器人的設計，并于小腿具備一個平行驅(qū)動機構(gòu)。之后，我開始描繪更多細節(jié)，例如電子設備的放置，腿步的運動學，以及腿部驅(qū)動機構(gòu)等等。我還展示了一些用來詳細構(gòu)思組件的草圖。

　　關(guān)于細節(jié)的描繪，我建議將草圖繪制成3D，以使設計的可視化效果更好。以下是一些針對產(chǎn)品設計素描的資源：

　　TheSketchMonkey’s “3 Important SketchingExercises for Any Designer (Beginner) – YouTube“

　　https://www.youtube.com/watch?v=IM_zvACz2og&t=12s

　　Sketch a Day’s “Sketch-A-Day – How tosketch complex organic shapes – YouTube“

　　https://www.youtube.com/watch?v=_JK73WLM3xQ

　　Reid Schlegel’s “Sketching Basics 2:PerspecTIve is King – YouTube“

　　https://www.youtube.com/watch?v=JK0qlnnG1WA

　　除了詳細的3D草圖，我也鼓勵您繪制組件的粗略草圖，以便有更好的構(gòu)思。

　　第二步：匯入/下載電子組件

　　設計機器人時考慮電子組件，是任何機器人設計過程的重要部分，但如果每一項電子組件皆一一設計，那過程將很乏味。所以，我從GrabCAD獲取大部分的電子組件。Solidworks允許用戶以.STEP、.SLDPRT、.STL等文件類型，直接匯入預先設計好的電子組件，例如伺服馬達、電池、控制器等進行組裝;而未支持的文件類型，可使用任何免費的在線轉(zhuǎn)檔器，將檔案轉(zhuǎn)換成.STEP或.SLDPRT。

　　https://grabcad.com/library

　　以下是我從GrabCAD匯入的電子組件列表：

　　伺服馬達：Lewansoul LX-16A bus servo | 3D CAD Model Library | GrabCAD

　　https://grabcad.com/library/lewansoul-lx-16a-bus-servo-1

　　DC-DC 降壓轉(zhuǎn)換器：DROK AdjustableDC Buck Converter Model 180078/180080 with built in mount | 3D CAD ModelLibrary | GrabCAD

　　https://grabcad.com/library/drok-adjustable-dc-buck-converter-model-180078-180080-with-built-in-mount-1

　　伺服總線連接器：LewanSoul LX-16A Servo Bus Linker | 3D CAD Model Library | GrabCAD

　　https://grabcad.com/library/lewansoul-lx-16a-servo-bus-linker-1

　　電池：TalentCell Rechargeable 12V 3000mAh Lithium Ion Battery Pack | 3DCAD Model Library | GrabCAD

　　https://grabcad.com/library/talentcell-rechargeable-12v-3000mah-lithium-ion-battery-pack-1

　　我無法在網(wǎng)絡上找到Libre computer (Le Potato)的CAD，所以我自己設計了一個：AML-S905X-CC(Le Potato) | 3D CAD Model Library | GrabCAD

　　https://grabcad.com/library/aml-s905x-cc-le-potato-1

　　第三步：設計大腿

　　既然設計素材都預備好了，就讓我們開始設計四足機器人。

　　圖二

　　如圖二所示，為設計大腿，我由基本素描展開。草圖被拉伸成30毫米的厚度。之后，拉伸主馬達軸的界面，并且創(chuàng)造出8個M2機器螺絲的螺絲孔，以安裝馬達連接器，該馬達連接器是在馬達軸和大腿間的連接接口。大腿的基本形狀完成后，針對輔助馬達，我切割出45 x 18毫米插槽;而為了安裝小腿，我切割出50 x 18毫米的插槽。接著，其余更精細的細節(jié)被添加至我們的CAD模型，例如，針對線路管理而設計的槽，輔助馬達支架，以及相關(guān)收尾工作。

　　第四步：設計小腿

　　為設計小腿，我遵循了類似的流程。首先，我創(chuàng)造出一張基本草圖，其靈感源自于第一步所提到的粗略概念圖。之后，我拉伸草圖，并添加一些更為細致的細節(jié)，例如用于平行聯(lián)動機構(gòu)的槽，以及模塊化的腳趾切出。

　　第五步：組裝腿部

　　圖三

　　于此步驟中，我們將組裝剛設計好的大腿與小腿，而2號馬達將被固定于大腿上(圖三)。針對這項目標，我們需要在工作區(qū)內(nèi)開啟這三個組件，并依據(jù)設計將它們配合起來。一旦組裝好大腿、小腿及馬達，合規(guī)連桿和Servo horn將被建模并添加至組件中。至此，腿部的設計已完成!讓我們進行底座的設計。

　　第六步：組裝底座

　　在這個步驟中，我們將把機器人底座的所有組件組裝起來，包括電子組件及電源。

　　第七步：組裝腿部、底座、外殼，完成四足機器人的設計。

　　一旦所有組件就定位，我們便將它們組裝起來，四足機器人的設計便大功告成!而我使用Visualize這套軟件，產(chǎn)生高質(zhì)量的渲染，并且完成這臺四足機器人。