仿生獸這個話題起源於荷蘭藝術家楊森(Theo Jansen)利用簡單材料創作的無生命物體──仿生獸(Strandbeast),可藉由風力的推動和力學的原理,做出走路等一些仿生物的動作,甚至可以自行躲避障礙物。
圖片取自Theo Jansen臉書 |
※關於他的詳細介紹,你可以自行google就能找到很多的相關資料。
大人的科學第30期附贈了小型的仿生獸模型可以實作 |
仿生獸(Strandbeest)完全只靠風力所驅動。風力帶動中間的輪軸,再巧妙的使每一隻腳動起來。其構造看起來很簡單,但整體的設計卻非常巧妙,沒有多餘的複雜裝置,卻能變成如此驚人的作品。我們可以發揮一下Maker的精神,動手做一隻仿生獸來了解它的原理奧妙之處,為什麼單靠風力一吹便可以帶動整個機械如同動物一般行走?
※可以看一下https://life.tw/?app=view&no=606732這一篇的說明,就大約可以知道了,真是巧妙的設計。
零件包是設計好的 |
先做出可以轉動的12隻腳 |
開始組合 |
風扇帶動齒輪帶動中軸旋轉 |
真的很神奇,小型的仿生獸就在眼前走了起來,感覺十分療癒~做好之後先在電風扇前測試,每隻腳被中軸帶動而像生物的腳在行走一般!
接下來就是讓它在平地上走,因為很輕,所以只要風力到達一定的強度,扇葉遊旋轉起來,機械就走動了
※這種設計只能向前走,因為動力來源只有一個,風反方向吹就倒著走…這時動了一個想法:如果把它改造成機械的,不靠風力而靠電力,也是一種樂趣!
有了這樣的想法之後就準備材料:我打算用Micro:bit來控制它,需要一塊擴充板來驅動馬達電機,就使用kittenbot的robot:bit吧!
Micro:bit+Robot:bit(圖取自小喵科技) |
買二顆便宜的TT馬達來做為動力 |
我打算把原來的仿生獸設計拆成二邊,讓控制板固定在中間,驅動馬達來帶動中心軸旋轉,仿生獸自然就會動了。為了不讓機械走得太快,我還刻意在中軸上黏了大小齒輪來減速,這樣才有Fu
其實仿生獸行走的原理並沒有改變,這項改造只是要好好固定電子零件的位置才能順利地運作,還好我的手工藝算是及格…
利用大小齒輪組合來減速 |
組好囉 |
因為我使用Micro:bit來當控制主板,接下來便是撰寫Micro:bit的程式來操緃馬達的運轉,最好的程式編輯環境是Makecode,這是微軟新推出的一種程式設計環境,它像Scratch一樣,是一種圖形化程式設計語言。網址:https://makecode.microbit.org/
透過拖放式介面來堆疊指令,寫出應用程式 |
在未來的世代裡,程式設計毫無疑問是現在世界上最重要的技能之一,生活的周遭隨處都是科技,而程式設計的能力讓你能駕馭它們。學習寫程式已經不像以前那麼艱難而複雜,沒有基礎的人也可以嘗試。用BBC micro:bit加上MakeCode來練習可說是天作之合…
以這個例子來說,要寫二個程式,一個給固定在仿生獸那塊,另一個寫給拿在手上控制的這塊,以下就來說明一下程式,你會發現是蠻容易的!
仿生獸端的程式 |
控制端的程式 |
依照micro:bit寫程式的方法把程式下載,micro:bit板用usb線接上電腦變成隨身碟,把程式複製進去就可以了!以下是這二段程式的效果。
有趣又不難吧!有興趣的人可以試試…