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[项目] 创客奶爸造物记 | 04 咬手鳄鱼玩具

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本帖最后由 怀若谷 于 2024-5-5 23:01 编辑

创客奶爸造物记 | 04 咬手鳄鱼玩具图1


演示视频↑


创客奶爸造物记 | 04 咬手鳄鱼玩具图2
1(来自网络)
咬手指鳄鱼玩具,是几年前非常流行的一种玩具,非常适合用来做互动游戏。除了游戏时带来的快感外,还让人感受到其神奇之处:它完全采用机械结构设计,没有使用任何电子零件,却能产生随机结果。如果对其进行拆解,了解了它的结构和运作原理后,你一定会感叹其设计之精妙。如果我们用创客技术和工具来制作一个能实现相同功能的咬手鳄鱼玩具,制作难度会低很多。来吧,创客们,一起造起来!
【功能介绍】
“鳄鱼”下面的9颗牙齿为触发开关,按一下会下移并卡住,再按一下会弹起;上面的牙齿为造型需要。当下面的牙齿全部弹起时,“鳄鱼”会张开嘴巴。此时,会随机设置其中的一颗牙齿作为触发开关。游戏者按下某颗牙齿,如正好是那颗作为触发开关的牙齿,鳄鱼嘴巴会合上,产生一个咬手动作;如果是按下的是其他牙齿,则不会有任何反应,可以继续游戏。当全部牙齿被弹起时,“鳄鱼”又会张开嘴巴,进行下一轮游戏。
创客奶爸造物记 | 04 咬手鳄鱼玩具图4

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【实现原理】
     本作品使用了一个可编程主控板、一个180°舵机和一个自行设计的自锁开关阵列模块。设计这个自锁开关阵列模块,是为了作品的造型需要,它其实就是由9个自锁开关模块组成的。
     9个自锁开关模块的输入值为0时(即弹起状态下),通过程序控制舵机舵臂竖起,以驱动鳄鱼头部的上半部分旋转,做出张嘴动作。这时,程序会产生一个随机数(1-9),存于一个变量中。当某个自锁开关模块的输入值为1时(即按下状态下),程序会判断这个自锁开关编号是否等于变量值,如果条件成立,则通过程序控制舵机舵臂倒下,鳄鱼头部的上半部分没有了支撑力,其在重力作用下,做出咬手动作。

【硬件清单
创客奶爸造物记 | 04 咬手鳄鱼玩具图3
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  本作品使用到的硬件材料主要有:
1. 主控板(兼容Arduino UNO 1
2. USB数据线      1
3. 180°舵机    1
4. 自锁开关阵列模块 1
5. 3P连接线    9
制作过程一、制作自锁开关阵列模块
注:本模块的设计意图主要是为了使作品的造型结构更加紧凑、美观,其功能完全可以由9个独立的自锁开关模块来替代。
(一)绘制PCB
创客奶爸造物记 | 04 咬手鳄鱼玩具图5
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使用立创EDA软件进行PCB设计和绘制,底板采用近似椭圆形状。左半部分有9个六脚自锁开关按钮,采用环形阵列布局,各个按钮分别串联和并联了一个电阻;右半部分为与按钮开关对应连接的3P排针,共9个。这9个按钮开关电路连接和功能均相互独立。
(二)PCB制作
创客奶爸造物记 | 04 咬手鳄鱼玩具图6
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图纸经确认无误后,寻找专业的PCB制造厂家进行PCB打样。推荐使用嘉立创的加工服务,每个月有两次免费打样的机会;在立创EDA软件中有下单入口,项目图纸文件自动上传,非常方便。
(三)电子元件准备
创客奶爸造物记 | 04 咬手鳄鱼玩具图7
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在等待PCB打样和运输的过程中,准备好需要的元器件:6脚自锁开关按钮、1kΩ贴片电阻、10kΩ贴片电阻、3P排针各9个。
(四)焊接成型
创客奶爸造物记 | 04 咬手鳄鱼玩具图8
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使用电烙铁、热风枪等工具将电子元器件焊接到PCB的对应焊盘上。焊接完成后,对成品进行必要的测试,以确保每一个按钮都能正常工作。

二、硬件连接
创客奶爸造物记 | 04 咬手鳄鱼玩具图10
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自锁开关分别连接到D2D3D4D5D6D7D8D9D109引脚,将舵机连接到D13引脚
、编写程序
本项目程序采用Mind+软件在上传模式下编写,分为两个部分:主程序和开关侦测子程序。
(一)主程序
主程序主要分为初始化部分和循环执行部分。程序启动后,先设置舵机的初始角度,对要用到的列表和变量值进行初始化。然后循环执行:对开关状态进行侦测,并且进行统计;如全部开关输入值为0”,则控制舵机旋转使舵臂抬起,设置触发开关,开始一轮游戏;在游戏过程中,如触发开关被按下(输入值为“1”),则控制舵机旋转使舵臂放下,一轮游戏结束。
创客奶爸造物记 | 04 咬手鳄鱼玩具图9
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(二)开关侦测程序
该模块的功能是将各个开关的数字信号分别存入列表“开关状态”的第1至第9项中。(由于程序较长,拆分为三部分展示,实际编写时是连接在一起的。)

创客奶爸造物记 | 04 咬手鳄鱼玩具图32
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三、制作牙齿
1.使用3D建模软件Fusion360设计“牙齿”。
创客奶爸造物记 | 04 咬手鳄鱼玩具图11
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2. 使用3D打印机打印“牙齿”模型。
创客奶爸造物记 | 04 咬手鳄鱼玩具图13
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四、结构设计
1. 使用LaserMaker软件,绘制结构图纸。
创客奶爸造物记 | 04 咬手鳄鱼玩具图12
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2. 使用激光切割机进行切割加工。
创客奶爸造物记 | 04 咬手鳄鱼玩具图14
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五、组装调试
1. 找出三块底板部件,涂上白乳胶。
创客奶爸造物记 | 04 咬手鳄鱼玩具图15
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2.  将三块底板部件黏合在一起。
创客奶爸造物记 | 04 咬手鳄鱼玩具图16
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3.  黏上“嘴唇”部件。
创客奶爸造物记 | 04 咬手鳄鱼玩具图17
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4.  固定自锁开关阵列模块。
创客奶爸造物记 | 04 咬手鳄鱼玩具图18
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5.  安装下面的九颗“牙齿”。
创客奶爸造物记 | 04 咬手鳄鱼玩具图19
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6.  给头部上面部分黏合“嘴唇”部件
创客奶爸造物记 | 04 咬手鳄鱼玩具图20
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7.  安装头部上面部分造型部件。
创客奶爸造物记 | 04 咬手鳄鱼玩具图21
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8. 黏上上面的“牙齿”。
创客奶爸造物记 | 04 咬手鳄鱼玩具图22
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9.  固定舵机。
创客奶爸造物记 | 04 咬手鳄鱼玩具图23
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10. 将舵盘与木制舵臂黏合
创客奶爸造物记 | 04 咬手鳄鱼玩具图24
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11. 将舵臂安装到舵机转轴上。
创客奶爸造物记 | 04 咬手鳄鱼玩具图25
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12. 插上头部上面部分连接件
创客奶爸造物记 | 04 咬手鳄鱼玩具图26
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13. 固定主控板。
创客奶爸造物记 | 04 咬手鳄鱼玩具图27
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14. 连接信号线。
创客奶爸造物记 | 04 咬手鳄鱼玩具图28
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15. 装上头部上面部分。
创客奶爸造物记 | 04 咬手鳄鱼玩具图29
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16. 装上躯干造型部件。
创客奶爸造物记 | 04 咬手鳄鱼玩具图30
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17. 组装完成后,通电测试。
创客奶爸造物记 | 04 咬手鳄鱼玩具图31
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【后记】
    制作这个作品,是在本人学习画PCB的过程中产生的想法。由于是第一次画PCB,再加上没有焊接贴片电阻的经验,自锁开关阵列模块的制作前后花了近一个月时间。最后,成功地应用在自己的作品中,还是十分欣慰的。
    当然,这个项目还有很大的创作空间,特别是在造型设计上,我觉得会有很多更好的方案。朋友,动起手来吧,我期待着看到你更优秀的作品。

auroraAA  管理员

发表于 2024-5-6 09:48:13

能复刻啦太有意思了
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爱学习的小钟  学徒

发表于 2024-5-10 08:32:14

学习一下~~谢谢大佬
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