Подвижные глаза для робота и куклы: каркас, шары, тяги и веки

Японский дизайнер Эцуко Итихара делает арт-проект с роботами, у которых напечатанные на 3D-принтере лица: в таких работах решает реалистичный взгляд. Сходство создаёт не форма носа, а то, как двигаются глаза и веки. Поэтому в аниматронике механике глаз уделяют отдельное внимание.

Из чего состоит механизм

Шар вращается в чашке по двум осям: влево-вправо и вверх-вниз. Для этого на задней стороне шара крепят два рычага, к которым идут тяги от сервоприводов. Веки подвешены на горизонтальной оси над шаром и поднимаются сервоприводом или тягой.

Печать механики

Почти все детали механизма печатаются без поддержек, если их правильно положить:

1. Шар печатают двумя половинами с плоским стыком и склеивают. Стенка 1,6–2 мм, внутри пустота: масса шара Ø30 мм около 6–8 г.
2. Чашку делают из двух частей, которые смыкаются и держат шар. Зазор 0,3–0,4 мм на сторону.
3. Рычаги и тяги печатают лёжа, чтобы слои шли вдоль длины. Толщина тяги не меньше 3 мм для PLA, 2,5 мм для нейлона.
4. Веки — тонкие полусферы, печатаются вверх основанием. Для гладкой поверхности нужен слой 0,1 мм.

Лучше использовать PLA для шаров и каркаса и PETG или нейлон для рычагов: они меньше ломаются. Нейлон хорош в паре «шар — чашка»: низкое трение и износостойкость. О подвижных соединениях рассказывает материал про подвижные детали.

Как получить живой взгляд

• Радужка. Рисуется на отдельной линзе диаметром 10–12 мм (для глаза Ø24 мм). Её можно печатать цветом или наклеить рисунок.
• Зрачок. Чёрный круг 3–4 мм. Блик (белая точка) добавляется каплей лака.
• Склера. Не чисто белая, а слегка кремовая, с тонкими розовыми прожилками.
• Прозрачная роговица. Выпуклая линза из прозрачной смолы или прозрачного PETG добавляет глубину.
• Веки. Края тонкие, с небольшим скруглением, чтобы они не цеплялись за шар.

Подробнее о выразительных лицах и масках — в материалах про антропоморфные корпуса роботов и бюст и маску лица по фото.

Типичные проблемы

Шар заедает: зазор слишком мал или поверхность шероховата. Шар болтается: зазор превысил 0,6 мм. Тяги гнутся: сечение мало или материал хрупкий. Веки не закрываются до конца: ось смещена или нет упора. Сервоприводы гудят: нагрузка велика, облегчите шар. Взгляд «косит»: расстояние между шарами неточное или рычаги разной длины. Для первых версий лучше напечатать механизм в масштабе 150–200 % и опробовать его вручную, а уже потом уменьшить до рабочих размеров.

Корпус и голова

Механизм ставят в голову, которая печатается по эскизу или фото персонажа. Голова бывает целой (если помещается на стол принтера) или из частей. Крупные головы делят по вертикальной линии симметрии и склеивают. Для костюмов голову делают лёгкой: стенка 2 мм, внутри ребра. О подготовке корпусов для роботов читайте в материале про корпус робота.

Как собрать и проверить глаза до установки

Соберите механизм на столе без головы. Закрепите чашку в тисках или на подставке, вставьте шар, подключите рычаги к сервоприводам и подайте питание. Проверьте полный ход: шар должен поворачиваться на ±25–30° по горизонтали и ±20° по вертикали. Если шар цепляется за край чашки, расширьте окно. Затем запустите движение на 10 минут: сервоприводы не должны перегреваться, а шар не должен скрипеть. Только после этого механизм переносят в голову. Такой стенд занимает полчаса и сохраняет часы на переделке уже собранной головы.

Если нужно сделать

Печатаем детали аниматроники: глаза, веки, каркасы голов, корпуса и рычаги. Присылайте эскиз, размеры головы и тип сервоприводов, а мы разработаем механику и напечатаем комплект. Подробнее о персонажах — на странице фигурки персонажей, подготовка модели — в разделе 3D-моделирование, а для окраски деталей есть покраска фигурок.