在這個(gè)項(xiàng)目中，我們將使用 Arduino 構(gòu)建一個(gè)動(dòng)畫眼睛。在網(wǎng)上尋找新的項(xiàng)目創(chuàng)意時(shí)，我萌生了制作動(dòng)畫眼睛的想法，這個(gè)項(xiàng)目立即引起了我的注意。首先，它看起來很酷，并且有一個(gè)簡單的機(jī)制，我在做這個(gè)項(xiàng)目時(shí)學(xué)到了很多關(guān)于機(jī)電一體化的知識(shí)。非常感謝Will Cogley構(gòu)建 3D 模型并讓社區(qū)可以訪問所有源文件，用他的話來說，他想設(shè)計(jì)它，以便制造商社區(qū)更容易訪問它。這個(gè)動(dòng)畫眼睛設(shè)計(jì)有兩個(gè)版本，一個(gè)簡單的和一個(gè)高級(jí)的，對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目，我們認(rèn)為構(gòu)建簡單的，在這個(gè)過程中，我們會(huì)告訴你構(gòu)建經(jīng)驗(yàn)以及我們遇到的問題。

構(gòu)建 3D 打印電子動(dòng)畫眼睛所需的組件

這個(gè)項(xiàng)目的 BOM 非常小，因?yàn)樗械男量喙ぷ鞫际怯?3D 打印機(jī)完成的，我們只需要一些螺絲和粗體，大部分你可以在當(dāng)?shù)氐膼酆蒙痰暾业健Ｏ旅娼o出了 BOM 的完整列表。

六臺(tái)SG90伺服電機(jī)

螺釘 M2、M3 和 M4

Arduino UNO

跨接電纜

面包板

針頭機(jī)

PLA 燈絲和 3D 打印機(jī)

后處理和組裝 - 電子動(dòng)畫眼睛機(jī)構(gòu)

要使用這個(gè)項(xiàng)目，我們需要首先打印所有 3D 模型，您可以在Ikkalebob instructables中找到 3D 模型。打印完所有 3D 部件后，您需要打磨眼睛和其他一些順利合作所需的部件，一旦這些部件完成，我們就可以繼續(xù)進(jìn)行組裝過程。如果您正確打印了每個(gè)部分，您的產(chǎn)品應(yīng)該類似于下圖。

我們將通過將 6 個(gè)伺服電機(jī)中的 5 個(gè)連接到Servo_Block模塊來開始構(gòu)建，如下圖所示。為了捕捉圖像，我必須使用黑色作為背景，因?yàn)樗黾恿藞D像的細(xì)節(jié)層次。

現(xiàn)在我們將Servo_Block連接到Main_Base，如下圖所示。我們還使用了四個(gè) 12 毫米 M3 內(nèi)六角螺釘來制作設(shè)備的支腿。

接下來，我們將為雙眼連接 Eye-Adaptor 和 Fork。完成后，我們將 Eye-Holder 與 Eye-Adaptor 和Three-point_Connector與 Fork 連接。完成所有這些過程后，它將如下圖所示。

完成后，我們將第六個(gè)和最后一個(gè)伺服器連接到Sub_Base，然后用螺絲將Sub_Base連接到Main_Base。在此之后，我們將 PlaceHolder Eye 彈出到眼睛適配器。我們還用螺釘連接了 X 臂和 Y 臂。

現(xiàn)在我們將眼瞼連接器連接到眼瞼，我們使用 M3 螺釘從兩側(cè)將眼瞼固定到位。

如果您已正確完成所有操作，圖像將類似于上圖所示的圖像 ，您可以看到我們已將所有眼瞼與眼瞼連接器連接起來，并且我們已將它們與伺服電機(jī)的臂擰緊。完成后，我們可以進(jìn)入編碼過程。

3D打印的Animatronic眼睛電路圖

DIY 3D 打印的仿真眼示意圖如下圖所示，您可以看到它非常簡單易懂。雖然項(xiàng)目設(shè)計(jì)者和作者提供的原理圖中使用了 PCA9685 IC，一個(gè) 16 通道 12 位 PWM 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，但我們不會(huì)在這個(gè)項(xiàng)目中使用它，因?yàn)?Arduino 的伺服庫可以輕松處理六個(gè)伺服器。

正如我們之前所說，硬件連接非常簡單。我們使用 Arduino 的六個(gè)引腳來控制六個(gè)伺服電機(jī)。如果我們快速瀏覽一下 Arduino 的規(guī)格，您會(huì)發(fā)現(xiàn) Arduino 有六個(gè) PWM 引腳，我們正在使用所有這些引腳來控制所有六個(gè)伺服電機(jī)。

用于控制動(dòng)畫眼睛的 Arduino 代碼

動(dòng)畫眼睛 Arduino 代碼非常簡單易懂。為了使這段代碼正常工作，我們將使用 Arduino 的Servo.h 庫。

我們通過包含所需的庫并定義控制所有六個(gè)伺服電機(jī)所需的所有實(shí)例來開始我們的代碼。

#include <伺服.h>
伺服 top_left_eyelid;
伺服底部_左眼瞼；
伺服 top_right_eyelid;
伺服bottom_right_eyelid；
伺服紗線；
伺服 Xarm；

接下來，我們有我們的setup()函數(shù)。在 setup 函數(shù)中，我們已經(jīng)聲明了眼睛的哪個(gè)部分連接到 Arduino 的哪個(gè)引腳。這非常有用，因?yàn)槲覀兛梢园蜗滤羞B接器并按原樣連接。

  top_left_eyelid.attach(10);
  bottom_left_eyelid.attach(11);
  top_right_eyelid.attach(5);
  bottom_right_eyelid.attach(6);
  Yarm.attach(9);
  Xarm.attach(3);

接下來，我們初始化串口進(jìn)行調(diào)試，并調(diào)用一些函數(shù)以保持眼睛睜開并位于中心，我們還添加了一些延遲以保持穩(wěn)定性。

  序列號(hào).開始（9600）；
  開眼（）；
  眼球中心（）；
  延遲（2000）；

接下來，我們有我們的loop()函數(shù)，但在我們解釋循環(huán)函數(shù)之前，我們將解釋一些更重要的函數(shù)，這些函數(shù)對(duì)于理解循環(huán)函數(shù)內(nèi)部的內(nèi)容是必要的。這些功能是最重要的功能，有了這些，我們將移動(dòng)系統(tǒng)的眼球。首先，我們有open_eye()函數(shù)。如果你看硬件，你需要順時(shí)針移動(dòng)一個(gè)伺服器，逆時(shí)針方向移動(dòng)另一個(gè)伺服器，我們對(duì)左右眼瞼都做同樣的事情。

無效的開眼（）{
  top_left_eyelid.write(55);
  bottom_left_eyelid.write(36);
  top_right_eyelid.write(2);
  bottom_right_eyelid.write(160);
}

接下來是close_eye()函數(shù)，在close_eye函數(shù)中，我們將做與open_eye函數(shù)完全相同的事情，但相反。

無效 close_eye() {
  top_left_eyelid.write(2);
  bottom_left_eyelid.write(120);
  top_right_eyelid.write(46);
  bottom_right_eyelid.write(55);
}

接下來，我們有l(wèi)ook_up()和look_down()函數(shù)。如果您查看硬件，移動(dòng)設(shè)備的 Y 臂會(huì)使眼球上下移動(dòng)。

無效查找（）{
  Yarm.write(132);
}
無效look_down（）{
  Yarm.write(45);
}

接下來，我們有eye_ball_left()和eye_ball_right()函數(shù)，它們與 up 和 down 函數(shù)相同，唯一的區(qū)別在于設(shè)備的角度。

無效 eye_ball_left() {
  Xarm.write(50);
}
無效的eye_ball_right（）{
  Xarm.write(130);
}

接下來我們有eye_ball_centert()函數(shù)。在此功能中，我們將 X 臂和 Y 臂設(shè)置為 90 度角，以便我們可以將眼睛移動(dòng)到死點(diǎn)。

無效的eye_ball_centert（）{
  Xarm.write(90);
  Yarm.write(90);
}

現(xiàn)在我們有了一些我編寫的其他函數(shù)，以使我們的生活更輕松。在該列表中，我們首先有synchronous_close()函數(shù)，調(diào)用此函數(shù)將關(guān)閉并打開一次眼睛。

無效同步關(guān)閉（）{
  close_eye();
  延遲（420）；
  開眼（）；
  延遲（222）；
}

然后我們有random_close()函數(shù)，它將隨機(jī)打開和關(guān)閉眼睛。這將產(chǎn)生很酷的效果。

無效隨機(jī)關(guān)閉（）{
  close_eye();
  延遲（隨機(jī)（220、880））；
  開眼（）；
  延遲（隨機(jī)（220、880））；
}

接下來，我們有random_movement()函數(shù)。在這個(gè)函數(shù)中，我們?cè)谘舆t函數(shù)中使用了 Arduino 的random()函數(shù)來使眼睛隨機(jī)移動(dòng)。

無效隨機(jī)運(yùn)動(dòng)（）{
  Xarm.write(60);
  延遲（隨機(jī)（250、340））；
  Yarm.write(80);
  延遲（隨機(jī)（250、340））；
  Xarm.write(120);
  延遲（隨機(jī)（250、340））；
  Yarm.write(140);
  Xarm.write(60);
  延遲（隨機(jī)（250、340））；
  Yarm.write(80);
  延遲（隨機(jī)（250、340））；
  Xarm.write(120);
  延遲（隨機(jī)（250、340））；
  Yarm.write(140);
  眼球中心（）；
  延遲（300）；
  同步關(guān)閉（）；
  隨機(jī)關(guān)閉（）；
}

現(xiàn)在我們將解釋 void 循環(huán)功能，它是 Arduino 的主要功能。在這個(gè)函數(shù)中，我們將眼睛向左、向右和居中移動(dòng)，然后上下移動(dòng)，然后我們會(huì)讓眼睛眨眼。我們將這樣做幾次并做出隨機(jī)動(dòng)作。最后，我們有兩個(gè) for 循環(huán)。for 循環(huán)是如何實(shí)現(xiàn)平滑運(yùn)動(dòng)或移動(dòng)眼球的示例。

無效循環(huán)（）{
  eye_ball_left();
  延遲（680）；
  eye_ball_right();
  延遲（680）；
  眼球中心（）；
  延遲（450）；
  同步關(guān)閉（）；
  眼球中心（）；
  延遲（450）；
  抬頭（）;
  延遲（400）；
  向下看（）;
  延遲（400）；
  眼球中心（）；
  延遲（300）；
  隨機(jī)關(guān)閉（）；
  延遲（450）；
  抬頭（）;
  延遲（400）；
  向下看（）;
  延遲（400）；
  隨機(jī)運(yùn)動(dòng)（）；
  延遲（400）；
  眼球中心（）；
  延遲（300）；
  top_left_eyelid.write(2);
  bottom_left_eyelid.write(120);
  延遲（200）；
  top_left_eyelid.write(55);
  bottom_left_eyelid.write(36);
  延遲（200）；
  開眼（）；
  延遲（500）；
  對(duì)于 (int i = 60; i < 120; i++)
  {
    Xarm.write(i);
    Yarm.write(i - 5);
    延遲（10）；
  }
  眼球中心（）；
  延遲（400）；
  同步關(guān)閉（）；
  for (int i = 120; i > 60; i--) {
    Xarm.write(i);
    Yarm.write(i - 5);
    延遲（10）；
  }
}

這標(biāo)志著代碼部分的結(jié)束，我們可以繼續(xù)閱讀本文的下一部分。

測試和調(diào)試 3D 打印的電子動(dòng)畫眼睛

由于項(xiàng)目的機(jī)械部分有點(diǎn)忙，有很多事情在第一次開始時(shí)沒有奏效，所以在本節(jié)中，我想討論這些話題。

我們遇到的第一個(gè)問題是eye_place_holders移動(dòng)不順暢，并且eye_place_holders和eye_lids之間存在很多摩擦。

解決此問題的方法是丟失固定眼支架和設(shè)備底座的螺釘，這些螺釘是上面所示的標(biāo)記螺釘。

下一個(gè)問題是如何將伺服臂連接到eye_lid和X-arm和Y-arm 的臂。這是一個(gè)大問題，因?yàn)槿绻麤]有適當(dāng)?shù)慕宇^，設(shè)備將無法順利工作，因此在下圖中您可以看到所有伺服臂的圖片。

代碼

#include <伺服.h>

伺服 top_left_eyelid;
伺服底部_左眼瞼；
伺服 top_right_eyelid;
伺服bottom_right_eyelid；
伺服紗線；
伺服 Xarm；
無效設(shè)置（）{
top_left_eyelid.attach(10);
bottom_left_eyelid.attach(11);
top_right_eyelid.attach(5);
bottom_right_eyelid.attach(6);
Yarm.attach(9);
Xarm.attach(3);
序列號(hào).開始（9600）；
開眼（）；
眼球中心（）；
延遲（2000）；
}
無效循環(huán)（）{
eye_ball_left();
延遲（680）；
eye_ball_right();
延遲（680）；
眼球中心（）；
延遲（450）；
同步關(guān)閉（）；
//同步關(guān)閉（）；
眼球中心（）；
延遲（450）；
抬頭（）;
延遲（400）；
向下看（）;
延遲（400）；
眼球中心（）；
延遲（300）；
隨機(jī)關(guān)閉（）；
延遲（450）；
抬頭（）;
延遲（400）；
向下看（）;
延遲（400）；
隨機(jī)運(yùn)動(dòng)（）；
延遲（400）；
眼球中心（）；
延遲（300）；
top_left_eyelid.write(2);
bottom_left_eyelid.write(120);
延遲（200）；
top_left_eyelid.write(55);
bottom_left_eyelid.write(36);
延遲（200）；
開眼（）；
延遲（500）；
對(duì)于 (int i = 60; i < 120; i++)
{
Xarm.write(i);
Yarm.write(i - 5);
延遲（10）；
}
眼球中心（）；
延遲（400）；
同步關(guān)閉（）；
for (int i = 120; i > 60; i--) {
Xarm.write(i);
Yarm.write(i - 5);
延遲（10）；
}
}
無效隨機(jī)運(yùn)動(dòng)（）{
Xarm.write(60);
延遲（隨機(jī)（250、340））；
Yarm.write(80);
延遲（隨機(jī)（250、340））；
Xarm.write(120);
延遲（隨機(jī)（250、340））；
Yarm.write(140);
Xarm.write(60);
延遲（隨機(jī)（250、340））；
Yarm.write(80);
延遲（隨機(jī)（250、340））；
Xarm.write(120);
延遲（隨機(jī)（250、340））；
Yarm.write(140);
眼球中心（）；
延遲（300）；
同步關(guān)閉（）；
隨機(jī)關(guān)閉（）；
}
無效隨機(jī)關(guān)閉（）{
close_eye();
延遲（隨機(jī)（220、880））；
開眼（）；
延遲（隨機(jī)（220、880））；
}
無效同步關(guān)閉（）{
close_eye();
延遲（420）；
開眼（）；
延遲（222）；
}
無效 eye_ball_left() {
Xarm.write(50);
}
無效的eye_ball_right（）{
Xarm.write(130);
}
無效的eye_ball_centert（）{
Xarm.write(90);
Yarm.write(90);
}
無效查找（）{
Yarm.write(132);
}
無效look_down（）{
Yarm.write(45);
}
無效 close_eye() {
top_left_eyelid.write(2);
bottom_left_eyelid.write(120);
top_right_eyelid.write(46);
bottom_right_eyelid.write(55);
}
無效的開眼（）{
top_left_eyelid.write(55);
bottom_left_eyelid.write(36);
top_right_eyelid.write(2);
bottom_right_eyelid.write(160);
}