Thiết kế và hoàn thiện một món đồ chơi lúc bé

Hello AE. Bài này mình chia sẻ về quá trình mình thiết kế và hoàn thành một món đồ chơi. Chợt một ngày, mình nhớ về món đồ chơi đầu tiên của mình lúc bé là gì, thì nó là một chiếc xe Tank chạy bằng pin và mình đã làm hư nó sau vài giờ chơi, lúc mình 5 tuổi.. Và thế là mình muốn vẽ lại và thực hiện nó, có thể nó không giống hoàn toàn chiếc xe Tank đâu đó hơn 30 năm trước, nhưng chắc sẽ là một điều tuyệt vời. Vừa ôn lại kỹ niệm vừa thử thách kỹ năng thiết kế và DIY của bản thân.

Và giờ mình xin phép được dẫn AE đi chơi một vòng các trải nghiệm về thiết kế - cơ khí - điện tử - công nghệ in 3D.

Ý tưởng & Quá trình thiết kế

AE ở thế hệ 8x 9x chắc cũng nhớ 2 cái tựa game này. Là Metal Slug và Tank

Mình thì cũng chỉ nhớ mờ nhạt trong đầu về 2 loại game này rồi tìm tòi và lấy cảm hứng để vẽ ra cái xe Tank bên dưới. Một chút dễ thương, một chút thân thiện trẻ con…

Sau nhiều lần chỉnh sửa và hoàn thiện thì đây là hình dáng tổng thể của chiếc xe Tank mình muốn làm, tròn tròn, dễ thương chứ không kiểu hoành tráng hoặc nguy hiểm. Mình vẫn sử dụng phần mềm Shapr3D trên iPad và vẽ tất cả các dự án DIY lớn nhỏ của mình.

Sau khi hoàn thiện phần bên ngoài, thì sẽ tới phần vẽ các chi tiết bên trong. Sẽ là một chiếc xe Tank hoạt động đầy đủ nên cũng có khá nhiều các chi tiết bên trong phải thiết kế và thử nghiệm, như hệ thống mắc xích, hộp số, bánh răng, cơ cấu xoay nòng và lên xuống nòng… Giai đoạn thiết kế những thứ này hơi lâu và vất vả nhưng với những người yêu thích thiết kế và tỉ mỉ thì nó rất vui. Vì mình tự quyết định được từng con ốc trong đó sẽ thế nào và từng bộ phận sẽ hoạt động ra sao.

Đây là bản vẽ bóc tách các phần bên trong. Giai đoạn này đúng thì sẽ gọi là DFA (Design for Assembly) ae thiết kế sẽ tính toán sao để lắp ráp thuận tiện, tối ưu trong các khâu, sau đó thì sẽ tới DFM (Design for Manufacturing) là tính toán để thiết kế của mình tối ưu cho việc gia công, cụ thể ở đây là mình sẽ dùng máy in 3D FDM để in ra các chi tiết

Đây là các mắc xích, được in ra và gắn lại với nhau. Nhìn nó nhiều vậy thôi chứ gắn lại dễ lắm ae. Làm kiểu này sẽ tuỳ chỉnh được độ ngắn dài tuỳ theo ý thích. Có nhiều vấn đề và nội dung trong giai đoạn thiết kế các cơ cấu bên trong, nhưng nếu kể hết thì dài và không mấy ae quan tâm nên mình qua đoạn tiếp theo hen.

Bộ KIT phát triển đồ chơi in 3D Cyber Brick

Mình sẽ dùng bộ KIT Cyber Brick của Bambu Lab để hoàn thiện món đồ chơi này. AE hiểu nôm na đây là một bộ KIT bao gồm đầy đủ các linh kiện điện tử như: mạch điều khiển từ xa lập trình được, motor, servo, cảm biến, đèn LED, bánh răng…. Nó như một nền tảng phần cứng để ae tạo ra các món đồ chơi có thể hoạt động được, và ae có thể lập trình theo ý muốn nếu ae có kỹ năng. Hoặc ae dùng các thư viện điều khiển có sẵn, nó rất đơn giản.



Khi ae mua bộ Cyber Brick này của Bambu Lab nó có gần như đầy đủ cho ae làm nền tảng để sáng tạo ra các món đồ chơi hoạt động được. Việc còn lại của ae là thiết kế ra bộ vỏ và kết hợp với nó thôi. Giống như ae có cục máy rồi, việc thiết kế kiểu dáng xe thế nào là việc của ae vậy. AE nào từng chơi mấy bộ STEM của Lego ngày xưa thì chắc cũng sẽ biết kiểu này.

Ví dụ nó có các nút Joystick và mạch TX RX rồi nè, việc còn lại của ae là ae in bộ vỏ tay cầm ra và ráp lại, hoặc thiết kế kiểu dáng tay cầm theo ý của ae và sử dụng. Thư viện của Bambu Lab rất lớn và có muôn vàn mẫu thiết kế được các Maker làm ra và chia sẻ trên đó. AE không cần biết thiết kế cũng có thể chơi được. Cho ae nào chưa biết thì Makerworld là một sân chơi cho các ae yêu thích thiết kế và in3D do hãng Bambu Lab lập ra. Tập hợp các ae Maker trên đó, làm và chia sẻ miễn phí, ae không biết thiết kế thì có thể sử dụng mọi thứ trên này cũng được. Còn mình thì chỉ thích làm những mẫu do tự mình thiết kế nên sẽ tự làm.

Thử nghiệm và hoàn thiện các cơ cấu

Khi đã xong phần thiết kế, và lựa chọn giải pháp phần điện tử và các phụ kiện. Sẽ tới phần in test các bộ phận quan trọng bên trong như: hộp số, bánh nhún, xích truyền động, các vị trí lắp ghép…

Giai đoạn này mình sẽ in ra các bộ phận để lắp ghép và kiểm tra xem có sai lệch gì không, nó hoạt động có như mong muốn không. Trên hình là mình in ra bộ tay cầm và gắn các Joystick và mạch TX vô. Mạch này có thể lập trình để điều khiển được 2 motor, 4 servo, và 8 cái đèn LED..
Như trên hình là mình thiết kế cặp bánh ở giữa của xe Tank và nó có phuộc nhún để mục đích căng được dây xích khi chạy và cũng bập bênh khi gặp chướng ngại vật.

Đây là hộp số để truyền ra 2 bánh xích phía sau, các bánh răng bên trong được cung cấp sẵn trong bộ Cyber Brick rồi. AE chỉ cần thiết kế lại phần vỏ bên ngoài để phù hợp với thiết kế của ae thôi.

Đây là phần thân chính, bên trong mình thiết kế vị trí để gắn hộp số nối với bánh xích bên ngoài, vị trí gắn RX, pin và đèn xi nhan phía trước, đèn này có thể mở sáng hoặc ưu tiên hoặc xi nhanh tuỳ ý mình cài đặt.

Còn đây là phần thân trên, được điều khiển bằng một động cơ servo 180 độ, để cho nó có thể xoay qua lại được.

Còn đây là ụ pháo trên, nó có thể nâng lên hạ xuống được. Được điều khiển bằng một động cơ servo, trong tương lai nếu mình vẽ xong cơ cấu để nó có thể bắn ra đạn nhựa được thì mình sẽ cập nhập thêm hihi.
Các servo được giữ bằng các part được thiết kế từ đầu.

Còn đây là bộ phận xích của xe Tank, nó được ráp lại với nhau bằng các khớp nên dài ngắn gì tuỳ ý mình làm. Thường thì xe tăng nên trùng 1 tí nó sẽ chạy ngon hơn là căng.

Dùng máy in 3D để in ra toàn bộ các thành phần

Sau khi test các cơ cấu quan trọng xong thì in hết toàn bộ các phần còn lại ra và lắp ghép lại là được. Phần lắp ráp và hoàn thiện các cơ cấu này cũng vui lắm ae. Chắc việc tạo ra những món thế này thì vui nhất là trong quá trình làm ra nó.



Về phần in 3D, mình đó giờ vẫn sử dụng các máy in 3D FDM của Bambu Lab cho các dự án DIY. Trong dự án này mình dùng máy Bambu Lab H2D. Vì máy H2D có thể in được 2 đầu in cùng lúc và in được 2 loại nhựa một lúc, nên mình có thể sử dụng các loại vật liệu khác nhau để support lẫn nhau. Việc này giúp bản in đẹp hơn và dễ gỡ hơn. (phần này cho ae nào chơi in 3D thì sẽ tham khảo, còn không ae bỏ qua nha hihi)

Hiện tại thì dòng H2D đang là mẫu máy in cao cấp nhất của Bambu Lab, nó có thể in được nhiều loại nhựa phức tạp, ổn định, tốc độ cao và khả năng kết hợp đa vật liệu linh hoạt. Nhưng bản thiết kế này của mình thì ae in máy nào cũng được hết không cần máy xịn như vậy đâu. Máy 1 đầu in thì lâu hơn thôi.

Đây là toàn bộ các file in của dự án xe Tank đồ chơi này. AE nên lưu ý các chi tiết cần chuyển động liên tục và chịu lực thì nên dùng các loại nhựa có cơ tính cao chút như PETG, ASA, PETG GF chẳng hạn là được.

Hoàn thiện và chơi thôi AE

Tiếp theo AE sẽ lập trình chức năng cho nó, gọi là lập trình thôi chứ cũng đơn giản thôi. Vì trong bộ CyberBrick này mọi thứ chỉ là các lệnh cơ bản, quyết định động cơ nào tới lui, servo nào xoay bao nhiêu độ, đèn đóm sẽ hoặt động ra sao gán với từng nút điều khiển thế nào. Và mọi thứ đều không dây để setting nên khá dễ dàng, mình tin ae không cần quá rành về lập trình cũng có thể cài đặt được.
Cảm giác nhìn một sản phẩm từ lúc nghĩ ra, vẽ nó và hoàn thiện ra ngoài đời thật luôn vui vẻ và thú vị. Giống như vừa rồi có đọc đc câu gì của Chị Sen “hành trình đẹp hơn đích đến”
Vậy là xong, tới đây thì gắn mấy phụ kiện trang trí này kia là coi như xong một món đồ chơi tuổi thơ rồi ae. AE có thể lắp ráp để ôn lại mấy trò chơi kỹ thuật lúc bé hoặc chơi cùng với con cái cho vui.

Mình rất vui khi được chia sẻ với ae dự án này. Được tự làm lại cho mình một món đồ chơi lúc bé, canh chỉnh từng con ốc và từng chi tiết để nó hoạt động theo ý mình. Hy vọng bài viết này mang lại cho ae nhiều cảm hứng sáng tạo hơn, vui vẻ hơn và biết đâu cũng yêu thích các món đồ chơi tương tự và tự làm cho mình một món đồ chơi vui vẻ. Hoặc là ae có thể ủng hộ dự án này của mình bên dưới hihi.

Tài liệu

• Bộ Cyber Brick của Bambu Lab ae có thể mua trên trang chủ Bambu Lab hoặc trên mạng: https://us.store.bambulab.com/products/cyberbrick-hardware-kit
• File thiết kế, hướng dẫn lắp ghép và tài liệu hướng dẫn lắp ráp mình chia sẻ ở đây. Mình đang tham dự nền tảng ủng hộ các dự án DIY. Nào đủ người ủng hộ thì file sẽ chỉ gởi đi. AE yêu thích có thể ủng hộ trong link hoặc theo dõi chơi thui là được: https://makerworld.com/en/crowdfunding/98-ar311-cyberbrick-tank
  Mình có làm thêm một mẫu Phi cơ cùng Style nữa để tặng các ae ủng hộ thiết kế này của mình. Có cả những gói ủng hộ để ae có đủ file và bản quyền để thương mại nó nữa.
  
  Cảm ơn toàn thể ae đã đọc bài viết này đến đây. Hy vọng ae có một bài vui và mới lạ.