如何使用计算机辅助设计工具设计四足机器人

四足机器人的设计灵感来自于波士顿动力公司(Boston Dynamics)的Spot机器人，它看起来有点像只狗设计这台机器人是为了增材制造，且易于使用任何商业FDM/FFF 3D打印机打印虽然，我计划亲自制作机器人，但这篇教学文将只涵盖设计时间，而我将很快于另一篇文章中，发布制造四足机器人的一步步过程。

　　透过这篇文章，我将向您介绍这台机器人的通用设计过程，所以您不必复制我正在建构的内容藉由运用这篇教学文，您可随心所欲发挥创意，以创造任何多足机器人　　盼望您享受阅读这篇文章，并且于留言发布您的设计　　软件和设备：　　1.SolidWorks(设计)　　2.Visualize(渲染)　　3.桌面计算机/笔记本电脑　　4.计算机鼠标(非必要，但建议具备，将使这项项目更容易完成。

)　　步骤一：素描概念　　图一　　设计流程的第一步，就是拿出您的素描簿，开始描绘机器人的不同概念素描本身不必完美，只需要拥有大致形状，并且形成具备粗略估计尺寸的组件如同上方的图一所示，我从非常初级的2D素描概念展开，描绘机器人的基本轮廓，以及肢体尺寸。

有了初步构想后，我最终完成了这个灵感源自于狗的机器人的设计，并于小腿具备一个平行驱动机构之后，我开始描绘更多细节，例如电子设备的放置，腿步的运动学，以及腿部驱动机构等等我还展示了一些用来详细构思组件的草图。

　　关于细节的描绘，我建议将草图绘制成3D，以使设计的可视化效果更好以下是一些针对产品设计素描的资源：　　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　　除了详细的3D草图，我也鼓励您绘制组件的粗略草图，以便有更好的构思。

　　第二步：汇入/下载电子组件　　设计机器人时考虑电子组件，是任何机器人设计过程的重要部分，但如果每一项电子组件皆一一设计，那过程将很乏味所以，我从GrabCAD获取大部分的电子组件Solidworks允许用户以.STEP、.SLDPRT、.STL等文件类型，直接汇入预先设计好的电子组件，例如伺服马达、电池、控制器等进行组装;而未支持的文件类型，可使用任何免费的在线转档器，将档案转换成.STEP或.SLDPRT。

　　https://grabcad.com/library　　以下是我从GrabCAD汇入的电子组件列表：　　伺服马达：Lewansoul LX-16A bus servo | 3D CAD Model Library | GrabCAD　　https://grabcad.com/library/lewansoul-lx-16a-bus-servo-1　　DC-DC?降压转换器：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　　伺服总线连接器：LewanSoul LX-16A Servo Bus Linker | 3D CAD Model Library | GrabCAD　　https://grabcad.com/library/lewansoul-lx-16a-servo-bus-linker-1　　电池：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　　我无法在网络上找到Libre computer (Le Potato)的CAD，所以我自己设计了一个：AML-S905X-CC(Le Potato) | 3D CAD Model Library | GrabCAD　　https://grabcad.com/library/aml-s905x-cc-le-potato-1　　第三步：设计大腿　　既然设计素材都预备好了，就让我们开始设计四足机器人。

　　图二　　如图二所示，为设计大腿，我由基本素描展开草图被拉伸成30毫米的厚度之后，拉伸主马达轴的界面，并且创造出8个M2机器螺丝的螺丝孔，以安装马达连接器，该马达连接器是在马达轴和大腿间的连接接口大腿的基本形状完成后，针对辅助马达，我切割出45 x 18毫米插槽;而为了安装小腿，我切割出50 x 18毫米的插槽。

接着，其余更精细的细节被添加至我们的CAD模型，例如，针对线路管理而设计的槽，辅助马达支架，以及相关收尾工作　　第四步：设计小腿　　为设计小腿，我遵循了类似的流程首先，我创造出一张基本草图，其灵感源自于第一步所提到的粗略概念图。

之后，我拉伸草图，并添加一些更为细致的细节，例如用于平行联动机构的槽，以及模块化的脚趾切出　　第五步：组装腿部　　图三　　于此步骤中，我们将组装刚设计好的大腿与小腿，而2号马达将被固定于大腿上(图三)针对这项目标，我们需要在工作区内开启这三个组件，并依据设计将它们配合起来。

一旦组装好大腿、小腿及马达，合规连杆和Servo horn将被建模并添加至组件中至此，腿部的设计已完成!让我们进行底座的设计　　第六步：组装底座　　在这个步骤中，我们将把机器人底座的所有组件组装起来，包括电子组件及电源。

　　第七步：组装腿部、底座、外壳，完成四足机器人的设计　　一旦所有组件就定位，我们便将它们组装起来，四足机器人的设计便大功告成!而我使用Visualize这套软件，产生高质量的渲染，并且完成这台四足机器人。

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