Mini Gig Lego Hulk en moviment i parlant (escala 10: 1): 14 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:13

Projectes Fusion 360 »

Sempre he jugat amb els legos quan era petit, però no tenia cap dels “elegants” llegos, només els maons clàssics de lego. També sóc un gran fan de l'Univers Cinemàtic Marvel (MCU) i el meu personatge preferit és Hulk. Llavors, per què no combinar els dos i fer minifiguras d’un hulk gegant, perquè sempre més gran és millor, oi? Així que vaig decidir fer una maqueta de 10: 1 de les minifiguras de lego originals.

Un-g.webp

Com que té un mòdul de reproductor de MP3 i un altaveu, podeu carregar totes les vostres cançons preferides en una targeta SD i utilitzar-les també com a altaveus.

L’electrònica i el maquinari d’aquest projecte també s’obtenen fàcilment i són relativament econòmics. D’aquesta manera, aquest projecte és fàcilment reproduïble per les masses (i la comunitat Instructables). La meva estimació del cost del projecte és d’uns 50-80 dòlars, depenent de la font d’origen dels articles. Si esteu disposats a esperar a eBay o Aliexpress, serà més barat, si no, DFRobot va enviar el meu mitjançant DHL i el vaig aconseguir en 2 dies. Es pot dir el mateix argument per a la qualitat del filament que heu utilitzat. Tenint en compte que podeu recollir-ne un petit per 5 dòlars a Amazon, diria que el preu augmenta bastant linealment, o menys, ja que té moltes més funcions que qualsevol figura de lego comprada a la botiga.

Pas 1: llista de materials

Maquinari

Assortiment de femelles i cargols M3

1 kg de PLA verd (tinc una tona de filament per un bon preu a Kijiji, però podeu obtenir el vostre a Amazon o a filaments.ca si sou a Amèrica del Nord)

200 g de Purple PLA (vaig utilitzar la marca CCtree d’Amazon i va superar les meves expectatives pel preu)

200 g de PLA negre (vaig utilitzar la meva marca de confiança preferida, tot i que una mica cara, Innofil)

Agent de resina epoxi i enduriment (això serveix per suavitzar i brillar la impressió, també podeu utilitzar XTC3D però els he trobat molt cars)

CA Glue and Accelerant o Superglue (el primer és preferible perquè podeu accelerar el temps de curació a pocs segons)

Foam Brush (Vaig obtenir el meu d'una botiga d'art local, Curry's, que em va donar un descompte per a estudiants).

Suggeriment professional i fet divertit: CA Glue és, en realitat, una súper cola, on CA significa cianoacrilat (com si es compra Tylenol vs Acetaminophen a una farmàcia, sent aquest últim una marca genèrica amb el nom químic real). L’avantatge d’utilitzar CA Glue és que el podeu comprar amb accelerant, cosa que redueix el temps de curació a un parell de segons, de manera que no cal que el subjecteu ni el mantingueu fins que s’assequi.

Precaució: tingueu cura de no tenir cap barreja de cola CA + accelerant a les mans, ja que es cremarà.

Electrònica

Arduino Pro Nano

Mòdul de reproductor de MP3

Mòdul d’altaveu i amplificador

Servos de 180 i 270 graus (he escollit utilitzar 2 180 graus per al braç i 1 270 graus per al cap)

Voltage Step-Down Converter (També podeu utilitzar un 7805, però no poden proporcionar tanta intensitat com aquest, a més això també funciona amb un LiPo de 3 cel·les).

1K Ohm Resistor (estic segur que probablement en teniu algun o podeu comprar un paquet que durarà tota la vida)

Protoborda PCB

Filferros de pont

Filferros de taulers de pa

Bateria de polímer de liti (LiPo) de 2 cel·les o suport de bateria AA de 6 V (prefereixo LiPo, ja que és recarregable i pot donar 7,2 V als servomotors)

Capçaleres dels pins (M / F)

Connector XT60 (si decidiu utilitzar una bateria de polímer de liti amb un xt60)

JST Crimp Pins (o només podeu soldar els extrems femelles del cable de pont: ja posseïa un crimper i tenia pins de crimp JST, així que ho vaig fer servir per fer-lo més professional)

Reducció de calor (molt més elegant i amb un aspecte més professional que la cinta elèctrica!)

Eines

Impressora 3D

Soldador, soldador, bomba de desoldar

Multímetre (per a circuits de resolució de problemes)

Crimpadora (Si decidiu utilitzar una bateria de polímer de liti amb un connector XT60)

Ganivet X-acto: vaig aconseguir el meu en una botiga d'art local per aproximadament 2 dòlars amb un descompte per a estudiants

Paper de vidre: 400 gra, 600 gra, 1000 gra, 200 gra

"Però, no tinc una impressora 3D"

Cap problema! Podeu enviar els STL a serveis d’impressió 3D com Shapeways i 3DHubs

Sé que la llista sembla descoratjadora i llarga. Vaig intentar que fos el més exhaustiu possible, alhora que proporcionava justificacions i detalls sobre com vaig seguir les meves opcions de disseny. D’aquesta manera, podeu triar, triar i modificar el projecte per convertir-lo en el vostre. El meu objectiu és permetre als usuaris sempre ser creatius i fer els seus propis projectes mentre utilitzen el meu com a guia en lloc de simplement tallar càrrega, però no dubteu a duplicar-lo també.

La impressió 3D també és cada vegada més habitual, de manera que potser teniu un amic que tingui una impressora 3D que pugueu utilitzar. Els filaments són cada vegada més econòmics i podeu obtenir un carret d’1 kg per menys de 20 CAD o AUD (o <15 USD).

Pas 2: divideix i conquesta

Aquesta compilació pot no semblar complexa, però inclou els blocs fonamentals de la robòtica: electromecànica, circuit i programació incrustada. Com a tal, una certa planificació prèvia ajudaria molt a la construcció.

He dividit aquesta compilació en 5 segments:

1. Fase de disseny i impressió 3D
2. Processament posterior
3. Electrònica
4. Codi
5. muntatge

Divideix i conquereix! Mentre espereu que acabin les impressions, podeu començar amb l'electrònica i la codificació.

Pas 3: disseny [opcional] i impressió 3D: disseny

Com que les meves habilitats de Fusion360 són limitades, vaig aconseguir que un amic m'ajudés a CAD aquests fitxers. No heu de dissenyar el vostre propi si seguiu exactament aquesta guia. Simplement aneu al següent pas i imprimiu-los en 3D. Totes les dimensions són mètriques.

Tanmateix, si trieu un PCB o un altaveu diferent, és possible que hàgiu de canviar la mida dels forats i tallar les extrusions on se suposa que hi haurien els components.

Tanmateix, si voleu altres minifigs de lego que no siguin els hulk, no dubteu a fer CAD. Algú, si us plau, en feu una versió gegant de lego Batman!

Consells professionals: dissenyar amb la impressió 3D a la ment

(1) Els cercles en forma de llàgrima es poden imprimir sense suports, de manera que incorporeu formes de llàgrima per a retalls circulars en lloc de cercles

(2) Es poden imprimir angles de 45 graus o més inclinats sense suports, de manera que feu que els voladissos tinguin angles de 45 graus per recolzar-los.

Pas 4: Disseny i impressió 3D: impressió 3D

Aquest pas és bastant senzill, agafeu la targeta SD, deseu el gcode de la seva talladora per a qualsevol fitxer STL que vulgueu imprimir i imprimir-lo o simplement demaneu-lo a Shapeways o 3DHubs.

El temps total d’impressió de totes les impressions va ser d’unes 80 hores. Va consumir al voltant de poc més d’1 kg de material en total amb filaments negres, morats i verds, sobretot verds, ja que Hulk és verd. Sempre podeu imprimir-lo de color mono i, a continuació, pintar amb esprai les peces individuals, que és un altre mètode per suavitzar-lo (vegeu el següent pas).

Pro Consell 1: lluitar contra el filament translúcid

Si teniu un filament d’aspecte transparent com el que he obtingut per al meu verd, podeu sortir-ne amb un aspecte opac (1) augmentant el gruix de la closca o (2) utilitzant un conjunt d’ompliment dinàmic per omplir fins al 50% en increments del 5%. Malauradament, com que la resina és transparent, no cobreix la transparència del filament.

Pro Tip 2: Tractament de deformacions no plàstiques

Per a les parts que necessiten flexionar-se lleugerament, imprimiu-lo amb un omplert superior al valor predeterminat, al voltant del 50%, de manera que no sigui massa fràgil quan haureu de prémer els passadors. Podeu deixar el gruix de paret per defecte. Vaig trigar uns 5 intents abans d’aconseguir la combinació correcta de farciment i gruix de paret. Utilitzeu també filaments d’alta qualitat. El filament CCTree d’Amazon és excel·lent, ja que permet una deformació no plàstica als pins.

Consell professional 3: reduir el temps d'impressió

No hi ha dinar gratuït si voleu estalviar temps en impressió 3D. Gairebé sempre hi ha algun compromís que cal fer. Heus aquí alguns que he utilitzat i que no afecten gaire la qualitat de la impressió:

(1) Utilitzeu una alçada de capa més alta: al voltant de 0,2 mm és acceptable per al cap i la part frontal del cos i 0,3 mm per a la resta.

(2) Baixeu la densitat d’ompliment al voltant d’un 5-10% o utilitzeu un emplenament dinàmic tal com s’indica a ProTip 1.

(3) Activeu el mode de pentinat per reduir els temps de viatge.

(4) Utilitzeu bords o bords: pot ser contraintuïtiu utilitzar bords i basses, però us estalviarà temps de les impressions fallides que es van desprendre del llit d'impressió del broc, impactant repetidament algunes impressions lleugerament fora de l'eix z.

(5) Utilitzeu menys suports. Per a impressions que requereixin un gran nombre de suports com el cabell, utilitzeu suports de menor densitat al voltant del 5-10%, tot i així obtindreu una impressió amb èxit.

Pas 5: [Opcional] Suavitzar les impressions 3D

Aquest és un procés llarg i pesat, però molt gratificant. No cal que ho feu, però fa que el resultat final sembli molt millor. Seguint la guia de BrittLiv, vaig optar per suavitzar la meva impressió amb recobriment epoxi, excepte que vaig decidir llimar-la fins a 1000 gra (preferible 2000, però no en tenia).

Barregeu epoxi amb un temps de treball de 30 minuts a 1 hora perquè pugueu fer totes les peces abans que s’endureixi. Després, trigareu 24 a 48 hores a curar-se, segons el gruix de la capa que hàgiu fet servir.

Precaució: Utilitzeu guants quan us depureu. Podeu patir al·lèrgies a l’epoxi que provocarà una dermatitis de contacte, de manera que no en voleu cap. A més, no haureu d’esborrar amb cura les empremtes digitals del treball d’impressió que només va trigar 12 hores a imprimir-se.

Aquest pas és bastant llarg i detallat, tot i que les accions realitzades per suavitzar la impressió són bastant senzilles. Hi va haver moltes tècniques que es van utilitzar i provar durant tot el procés i volia compartir totes les lliçons que he après.

Consell Pro 1: anivellament de la capa Utilitzeu un plat de paper o qualsevol superfície plana com a "paleta" abans de pintar, en lloc de submergir el raspall d'escuma en una tassa plena d'epoxi. Això us permetrà controlar i aplicar fins i tot revestiments al treball d'impressió.

Pro Tip 2: Utilitzeu un pinzell d’escuma No tinc coneixements previs en matèria d’art ni res relacionat, de manera que, a l’hora de triar un pinzell d’una botiga d’art local, no tenia ni idea de què escollir, així que vaig demanar ajuda. Se’m va plantejar un punt molt bo, si utilitzeu un pinzell típic, els traços de les truges seran visibles, així que utilitzeu un pinzell d’escuma ja que no hi ha truges.

Pro Consell 3: Eviteu la viscositat barrejant la proporció adequada i mesurant amb precisió

Utilitzeu una bàscula per mesurar la proporció adequada de resina i enduridor. Contràriament a l’aconsellament en línia de barrejar més enduridor perquè s’assequi més ràpidament, utilitzeu sempre la proporció adequada. És ciència simple, o més aviat química. La barreja de resina i enduridor és una reacció química; de fet, es pot dir que és una reacció exotèrmica perquè l’epoxi s’escalfa a mesura que els barregeu. Les proporcions suggerides són les relacions estequiomètriques que permeten que tota la resina i l’enduridor reaccionin junts per formar l’epoxi, de manera que qualsevol cosa en excés no reaccionarà i us quedarà una capa d’adhesivitat.

Lliçons apreses

1) No remullar amb aigua un cop fet

No tenia una bona superfície per posar-hi les peces impreses en 3D, de manera que la vaig col·locar damunt de paper de retall. Com era d’esperar, l’epoxi va degotar i es va enganxar amb el paper. En realitat, no és difícil d’eliminar perquè només podeu remullar el paper amb aigua i fregar-lo, és a dir, si no heu posat epoxi a la zona en contacte amb el paper (no hauríeu de fer-ho). Malauradament, sucar la impressió epoxidada amb aigua feia que semblés irregular, com un cotxe que intentaves rentar però que no s’assequava correctament.

No hi havia res que pogués fer per desfer-me de la taca, fins i tot si la vaig assecar correctament. L’única solució era tornar a polir tot el tema, i lijar l’epoxi no és gens divertit, fins que quedi suau (sorra fins a 2000 gra), i després revesteix-lo de nou amb epoxi, cosa que significa més espera.

Hi ha un revestiment platejat, però, després de repetir el tediós procés de suavització i epoxització, el resultat final va quedar molt millor. Puc imaginar-me que hi ha un punt de disminució del retorn a això i, en algun moment, no té sentit repetir-ho, on la primera capa té el major impacte.

2) No escalfeu la pistola

NO utilitzeu una pistola de calor per fer la curació epoxi més ràpida. El plàstic es suavitzarà i es deformarà fins i tot si l’escalfeu a distància. Vaig tenir una mostra de PLA i vaig saber que és millor tenir paciència i esperar.

3) Seguiu polint

Al principi, vaig ser renuent a polir-lo perquè el feia semblar blanc i ratllat i em preocupava que, quan el cobrís amb una capa d’epoxi, mantingués el seu color ratllat apagat. Estava equivocat. De fet, esmolar-lo fins que estigui suau i molt ratllat va donar els millors resultats.

Com funciona?

En polir-lo, elimineu les imperfeccions i els cops, de manera que obteniu una impressió suau, però que no omple cap buit ni esquerda. Quan apliqueu epoxi a una impressió, omplireu eficaçment tots els buits que deixin les capes i qualsevol desigualtat de la impressió. Tingueu en compte que, si submergeix la part impresa en 3D amb aigua, és molt més suau d’aspecte mentre està mullada, perquè l’aigua omple els buits, però s’evapora. La resina l’omple permanentment i no deixa cap coloració, ja que és incolora.

Pas 6: Muntatge [parcial]: muntatge del cap

Hi ha alguns components electrònics que no cal soldar gràcies al disseny modular de PCB que he proporcionat. Aquests són els servomotors i el mòdul dels altaveus. Com que el servomotor i el mòdul dels altaveus són independents del cos, podem col·locar-los al cap i acabar el conjunt del capçal.

Col·loqueu l’altaveu a la part frontal del cap. Hi ha clavilles perquè es pugui cargolar l’altaveu, però, com que el servo i el cabell enganxaran aquestes dues peces, no cal enroscar-lo, i no es trencarà si no el forçeu.

Pas 7: Electrònica: soldar el PCB i el volum de l'electrònica

Soldeu el PCB basant-vos en l’esquema proporcionat. També he afegit el document Fritzing perquè pugueu obrir-lo a Fritzing i executar l’encaminament automàtic del PCB i imprimir-lo si no voleu soldar vosaltres mateixos els camins del bus.

Per fer que els circuits fossin més nets i modulars, vaig utilitzar algunes tècniques que es detallen a continuació:

1. Utilitzeu capçaleres de pin femella com a sòcols IC personalitzats per a l’Arduino Nano i el DFPlayer Mini.
2. Utilitzeu capçaleres de pins masculins per connectar els servomotors i els altaveus. D'aquesta manera no es solden directament al PCB i es poden treure en qualsevol moment.
3. Afegiu capçaleres de pins masculins per a l'entrada i sortida del convertidor reduït de tensió de la bateria i el voltatge. D'aquesta manera, podeu encaminar i afegir fàcilment més rutes d'autobús a la tensió adequada. Això no és necessari, però simplifica el cablejat i permet menys cables que pengen al convertidor de tensió. Com podeu veure, només he utilitzat 2 parells.

Això requereix una quantitat moderada d’experiència i habilitats de soldadura a causa del nombre de connexions de pont que heu de fer i del grau de proximitat entre els pins.

Llavors, com s’obté un bon resultat en soldar el PCB?

Obteniu un bon soldador amb control de temperatura i un PCB amb coixinets quadrats. Utilitzeu una planxa de punta de cisell (plana) per augmentar el contacte entre el component i el coixinet. També m’agrada utilitzar 2/3 de llauna i 1/3 de plom, ja que el plom té una temperatura de fusió més baixa, cosa que facilita la soldadura.

Pas 8: electrònica: adaptador de connector de bateria

La sortida de la bateria LiPo de 2 cèl·lules és un connector XT60, que és un estàndard als avions RC. No volia tallar-lo perquè XT60 és l'estàndard per a molts endolls per a motors sense escombretes que faig servir i també pot gestionar fins a 60A de corrent, cosa que necessito per a altres aplicacions.

1. Soldadura XT60

Així que, en canvi, vaig optar per una solució més modular. Soldeu un adaptador XT60 amb un XT60 mascle a femella JST (etiquetat a sobre): negatiu a negatiu (fil negre) i positiu a positiu (fil vermell).

2. Pinces femelles JST de premsat / soldadura a XT60

Col·loqueu els passadors sense arrebossar a la premsa i estrenyeu-los de manera que mantingui fermament els passadors mentre deixeu que els cables llisquin a través; formarà un cub obert. Introduïu el cable pelat al cub obert i, a continuació, premeu-lo. Repetiu-ho tant per als cables vermells com negres i, a continuació, llisqueu els dos passadors acoblats a la carcassa JST.

Com a alternativa, només podeu arrencar l'extrem mascle del cable de pont M / F i soldar el cable a l'XT60 com jo.

3. Reduïu la calor dels connectors

Assegureu-vos de reduir la calor dels connectors perquè no siguin curts per accident. Aquestes bateries basades en liti faran uns focs artificials bonics, encara que no tan agradables, si són curts

Consell professional 1: XT60 de soldadura

Quan soldeu els cables fins a l'XT60, esteneu-los primer, i després empleneu les cavitats de l'XT60 amb la soldadura a la meitat. Mantenint la planxa als connectors, submergeixi els cables enllaunats i traieu la planxa, mentre manteniu el filferro. Mantingueu-lo quiet durant uns segons i reduïu-lo per calor un cop es refredi.

Consell professional 2: evitar la deformació del connector

Per evitar que el connector XT60 es deformi per calor alt, ranureu la femella i el mascle (els connectors sense soldar NO les bateries!) Entre si abans de soldar. D’aquesta manera mantindran la forma del connector i evitaran que els conductors es moguin, ja que s’ajusta molt.

Pas 9: Codi: compileu i pengeu el codi

Baixeu-vos el codi adjunt i pengeu-lo a l'Arduino Nano. És l’encarregat d’executar 4 modes de moviments diferents des del servo, així com d’efectes de so en bucle a través del mòdul MP3. El mòdul MP3 reprodueix els sons segons l'ordre en què es carreguen els fitxers MP3 a la targeta SD.

Si el voleu utilitzar com a altaveu, només cal que utilitzeu la funció següent per reproduir fitxers de música aleatoris en bucle.

myDFPlayer.randomAll ();

Per obtenir més informació sobre totes les ordres que es poden donar al reproductor MP3, la podeu trobar a les especificacions del fabricant.

En el meu cas, només cal reproduir un fitxer MP3 específic. La forma en què he assegurat que el mòdul MP3 reproduïa el fitxer adequat en lloc de confiar en l’ordre és mitjançant el mètode integrat, que suposa que es troba a la carpeta anomenada MP3 (no distingeix entre majúscules i minúscules):

myDFPlayer.playMP3Folder (1);

on l’argument 1 és el nom del fitxer, 0001.mp3.

Mitjançant el mètode que es basa en l'ordre de càrrega del fitxer:

myDFPlayer.play (1);

suposa que es troba a la carpeta arrel i que no requereix un nom de fitxer específic.

Pas 10: Muntatge: ajustar components electrònics

Començarem per la PCB i els components electrònics i després passarem a connectar els servomotors.

En primer lloc, per fer el muntatge més fàcil, desconnecteu els components i desconnecteu-los.

Fixeu-vos com hi ha algunes extrusions de tall hexagonal per fixar una femella al cos i al cap de la peça de Lego. Aquí és on s’ha d’enganxar la femella utilitzant cola CA. Aneu amb compte a l’hora d’enganxar-la que no s’afegeixi accidentalment cola als fils.

A continuació, col·loqueu la placa PCB i alineeu els forats a les femelles i torneu-la amb cargols M3. Aquesta hauria de ser una tasca bastant ràpida i trivial.

Pas 11: Muntatge: muntatge dels servomotors

Hi ha dues coses que s’han d’adjuntar físicament als servomotors (1) el servocorn de metall circular (etiquetat a la part superior) i (2) el cos del servo al cos de la peça de Lego. Els cargols utilitzats per a tot aquest projecte estan normalitzats; tots són cargols i femelles M3.

Hi ha 3 servo banyes que cal fixar al cos. Un per al cap i dos per als passadors del braç que seran accionats pel servomotor. Hi ha un ordre particular que s’han d’ajuntar de manera que no hagueu de situar les mans de manera incòmoda.

1. Enrosqueu la banya servo del cap a la part superior del cos mitjançant cargols de 4 m3 cap a la banya.
2. Cargoleu els passadors del braç al servocorn i després al servomotor de 180 graus mitjançant els cargols proporcionats amb el servo. Enrosqueu-lo cap a la banya ja que els forats de la banya estan roscats.
3. Col·loqueu separadors als costats del cos on s'ha de muntar el servo. Les distàncies són per solucionar el buit entre el servo i la plataforma de muntatge a causa d’un error de disseny. Això es solucionarà i no cal que feu aquest pas.
4. A continuació, només cal cargolar el xassís dels servomotors i el servocorn al cos, tal com es mostra a les imatges. Si no utilitzeu separadors, necessitareu cargols autorroscants que es proporcionaran amb el servomotor. Els servos del cos són força ajustats, de manera que cal jugar-hi fins que pugui aconseguir-los tots dos.

Pas 12: Muntatge: enganxeu les cames

L’últim que hem de fer és muntar totes les peces juntes com el clàssic Lego.

• Enganxeu les dues meitats de les cames, per sota (PLA verd) i per sobre del genoll (PLA morat) juntes amb cola CA
• Agafeu les cames juntes als malucs. Si és una mica tossut, només cal prémer lleugerament els dos passadors i empènyer les cames cap al maluc.

Per això, utilitzant filaments de qualitat (he utilitzat CCTree d’Amazon per a les peces morades i, sorprenentment, no és fràgil i de colors vius per al preu).

Pas 13: Muntatge: tors

• Premeu les mans contra els braços; és possible que els braços necessitin una mica de poliment segons les toleràncies de la impressió 3D.
• Encaixar els braços junts als passadors del braç igual que les cames al
• Premeu els cables de l'altaveu i del servo a través del forat del cos i connecteu-los a les capçaleres de pins adequades que heu soldat.
• Cargoleu el servo del cap a la banya del servo del cos per completar el muntatge. A continuació, col·loqueu la placa de pit al capdamunt del cos.

Estàs acabat! Enceneu-lo i gaudiu de la vostra Lego Hulk Mega Figure.

Pas 14: vota per mi

He participat al concurs Gran i Petit, de manera que els vostres vots serien molt apreciats si us agradés.

Accèssit al gran i petit concurs