用3D打印机和Arduino设计制作的洗鞋机 DF创客社区

用3D打印机和Arduino设计制作的洗鞋机（转）

由于本人学历浅薄，做这个项目之前，我是个对Arduino一窍不通也从来没有编过代码的小白（当然现在还是个小白），但是为了顺利地进行下去，不得不硬着头皮去学习，在这里不得不感叹Arduino的易用性，花了一个星期的时间，经过各种研究例程序、实验，最终照猫画虎般把问题解决了。这里也感谢坛友“i7456”给我提供“变量计数”的指点，谢谢！

在这个洗鞋机里，为数众多的功能件和结构件都是采用3D打印机打印而成。总共做了两个工程机，自动版本的机器上使用了75个3D打印零件，其中PLA材料580g，ABS材料141g，总打印时长97小时；基础版本有55个3D打印零件，使用PLA材料350g，ABS材料63g，总共打印时长54小时。

洗鞋机工作原理：在洗鞋机机箱上盖两侧有导轨，减速电机推动滑台在导轨上前后移动，滑台内部有主电机，主电机带动刷轮旋转；使用洗鞋机时把鞋固定在夹具上，减速电机和夹具连接，带动夹具和鞋摆动；控制电路内的程序通过传感器的反馈信息，同时控制刷轮的旋转方向、滑台移动方向、夹具的摆动方向从而完成洗鞋过程。这个洗鞋机体积小、效率高，省水省电（最大功率30W），最重要的是不损伤鞋子，刷轮采用细软且富有高弹性的PA612牙刷毛制成，同时也可以刷洗鞋垫。

洗鞋机的部分零件3D模型

打印零件

图片上的这个零件实际打印时长13.8小时，由于零件较高、支撑复杂，清除墙和支撑材料容易开裂变形，整个过程需要随时看护，并用热熔胶修补支撑和清除墙。

废弃的零件

要做一个东西，并不是直接设计好图纸，用3D打印机打印出来就算完事儿的，每个零件都需要经过很多次设计、打印、验证的过程，一个零件的形状和尺寸可能需要变更很多次。比如图片上左下角的零件，需要打印两个小时，打印完成后还需要花半小时时间去拆除支撑和打磨零件，光是这一个零件就打印失败了38次。这个项目实际总共消耗4kgPLA和3kgABS，总共打印时长超过850小时，而用在模型设计、测试验的时间就更多了，整个项目历时两年。

在打印完零件后，通常还需要一些手工处理，比如去除支撑、打磨、钻孔、攻丝等，还有一个最重要的技巧是用有机溶剂抛光，目前来说只有ABS材料的零件才能使用这个方法。抛光后的零件外表非常光滑漂亮，几乎可以和批量生产的产品媲美。另外，如果需要打印同步带轮来用强烈建议做抛光处理，抛光后的同步带轮齿面光滑，可以避免磨损同步带。

这是我自己做的一个简易的3D零件抛光装置，材料是可乐瓶、一个加热管、一枚硬币、一块板子。可乐瓶可以根据零件大小选用，瓶子越小抛光速度越快并节省溶剂，一个零件十几秒钟就可以抛光，速度非常快。有兴趣的朋友可以到我的视频里观看具体的操作。

3D打印零件抛光视频地址：

这是用3D打印机制作的电火花穿孔装置，洗鞋机上的304不锈钢零件就是用这个东西钻的孔，有了这个东西，自己在家也能钻出尺寸精度高的孔来。

手工给刷轮植毛

刷轮上的刷毛是用鱼线扎的，扎一个需要5小时左右，为了试出最佳的排布方式和刷毛材质做的刷轮不下20个。

中间还有很多这样的细节，此处省略一万个字……

最终做好的工程样机：

自动版本的工程机（白色、黄色部分为3D打印零件，外壳是压克力板粘合而成）

由Arduino mini pro、L9110双H桥电机驱动模块、光耦隔离两路继电器模块、降压模块、蜂鸣器组成的洗鞋机控制电路。和专业的Arduino玩家不一样的是，我不太喜欢用面包板，这样可以让结构更紧凑点。

编写控制程序并刷入Arduino单片机之后，控制电路就能够“指挥”各个执行元件工作了。

基础版本的样机（白色、绿色、部分黑色零件用3D打印机制作，外壳是压克力板粘合而成）

洗鞋机演示视频

看不了视频或者没有耐心看完视频的同学可以看下面的动态的图片（演示视频更精彩）

首先把鞋放到夹具上，夹具能够固定住鞋，并且带动鞋旋转。

正在洗鞋……

还可以洗鞋垫，夹具固定住鞋垫可以防止鞋垫变形。

正在洗运动鞋外表面……

清洗鞋的内部和鞋舌

清洗鞋垫（为了展示清楚没加入足够的水）

洗完的鞋可以直接用水冲掉泡沫和洗涤剂然后晾晒干就可以了，当然也可以选用同样是用3D打印机打印出来的脱水器，放进洗衣机里漂洗脱水，这样会鞋干的更快。这个装置除了4个不锈钢铆钉以外，15个零件全部使用3D打印零件，共使用了334gABS材料，打印时长为42小时。

漂洗脱水具体操作视频：

我使用的3D打印机是国内某厂商复制Makerbot 的产品。为了打印一些较大的零件，我重新改造了这台3D打印机的加热平台并修改了Makerware软件，把打印面积从225x145x150mm提升到295x155x155mm。新的加热平台材质更好，加热后不会变形，最重要的是没有那些讨厌的螺丝孔，在加热平台背面我还增加了一层陶瓷纤维保温层，减少热量散失。

作为“创客”，我在最开始设计这个洗鞋机的时候并没有接触过3D打印机。开始的时候曾经一度陷入困境，云南没有能制作样品的工厂，如果依靠外地的工厂制作样品，订单需要排队，物流运输，并且零件需要很多次的验证和变更，不光是费用会高得吓人，时间上的花费也将变得无法控制。后来3D打印的概念在新闻上成为热门，我就买了一台3D打印机，机器用起来很简单，很快就能熟练操作了。

有了3D打印机，在设计上就可以有更多尝试，最坏的结果也只是浪费一些材料而已，这也大大减轻了我的心理负担，比起在工厂定制零件所花费的金钱和时间，3D打印的成本简直可以忽略。为了完成这个设计，我用3D打印机打印了大量的零件，这其中有75%的零件最后都变成了废品，但是正是因为这些废品让我找到了最佳的设计方案。

对于一个创客来说，3D打印机是非常棒的工具，有了它就像魔法师得到了魔杖，如果再加上1%的灵感和99%的勤奋，相信一定会创造出奇迹的。

打印机, 洗鞋, 西双版纳, 设计制作, 一窍不通