Як перетворити 3D модель у 800-кілограмового робота

статті

12.04.2017

Знайомтеся, це «Молот» – стратегічний юніт із гри «Правила війни».

3D модель робота була створена ще 5 років тому. Вона має 180 тисяч полігонів, 440 елементів і 5 основних текстурних листів по 4К кожен. Проте зараз це вже не просто 3D модель, а справжній 3-метровий 800-кілограмовий велетень з плоті і крові. Точніше, з металу і металу.

«Молота» зробили Саша, Андрій і Сергій – ковалі зі стажем. Вони кажуть, що їхня кузня стала чимось на кшталт арт-студії. Ми публікуємо історію хлопців про те, як робот «Молот» з’явився на світ.

Як почали створювати робота

Зазвичай ми працюємо над ексклюзивними замовленнями. Беремося за те, що нам цікаво, і постійно шукаємо більш складні проекти.

Нас цікавить те, чого ще ніхто не робив. Спершу ми з’ясовуємо основні складнощі проекту, а потім стаємо до роботи. У нашому портфоліо вже є кілька таких робіт. Наприклад, Сергій якось створив складні готичні обладунки. А спеціально для Євро-2012 ми викували 4-метрову скульптуру жінки, яку було встановлено на одному з харківських проспектів. Ще ми робили фігуру коня, половина якого була виконана в реалістичній манері, а друга половина – в стилі стімпанк. Ми неодноразово переконувалися, що труднощі, перед якими відступають інші, можна подолати, – було б бажання.

Співпрацю з компанією Plarium ми почали з невеликою завдання – аптечки з гри Half-Life. Зараз ця аптечка висить на парковці Plarium Kharkiv. А вже наступним замовленням від Plarium був «Молот». Ми отримали 3D модель, скріншоти і відео за участі робота.

У нас не було необхідного досвіду для проектів такого масштабу, але ми знали, що отримаємо його в процесі. У цілому над «Молотом» ми працювали 2 роки, проте зараз виконали б таке замовлення за 6 місяців.

Як ми готували матеріали

Спочатку ми дотримувалися старого підходу: роздруковували зображення, переносили розміри на папір і різали метал болгаркою. Але після того, як на створення однієї стопи пішло кілька тижнів і набагато більше матеріалів, ніж очікувалося, ми усвідомили, що потрібно шукати альтернативний метод.

На допомогу прийшли програми, що роблять розгортку моделі. З такої розгортки потім створюється паперкрафт. Проте в нашому випадку замість паперу мав бути метал.

За допомогою 3ds Max ми розібрали робота на деталі, і зробили розгортку 3D моделі в Pepacura. Потім почали готувати матеріали для лазерного нарізання й вивчати SolidWorks.

Щоб виготовити необхідну кількість деталей, потрібно було зробити 1,5 кілометри надрізів на сталевих 26-міліметрових аркушах розміром 1х2 метри.

Працівники фірми, яка займається лазерним нарізанням, дуже здивувалися нашому замовленню, адже зазвичай вони виготовляють корпуси для зварювальних апаратів. Особливо їх вразила кількість деталей – більше 3000.

Лише коли нарізані елементи надійшли до нашої майстерні, ми по-справжньому усвідомили масштаб роботи. Через величезні купи звалених деталей у майстерні ніяк було пройти. Цілий тиждень пішов на сортування і маркування. Страшно було уявити, скільки часу знадобиться на роботу.

Як ми збирали робота

Ми поділили процес збирання на етапи. Кожну частину робота ми збирали окремо. При цьому одна частина могла складатися з 20–30 з’єднаних між собою деталей.

Базовий елемент, на якому все тримається, змоделювали в 3ds Max, а потім зібрали його з труб. Конструкція мала бути розбірною, тому ми придбали міцні труби для каркасу, а решту блоків зробили навісними.

Лазером ми вирізали тільки контури деталей, тому всі згини потрібно було робити вручну. Ми переносили пунктирні лінії згинів з Peparura на залізні деталі, а потім, щоб метал став податливішим, робили надпили вздовж цих позначок болгаркою. Процес розмічування був дуже важким – на нього пішла третина всього часу.

На етапі збирання в нас згоріли два ноутбуки й два телефони. Техніка не витримувала великої кількості металевого пилу в повітрі, а працювати без візуалізації ми не могли.

Робот складається з платформи, ніг, корпусу, рук і рушниці. Кожен із цих елементів можна розібрати, наприклад, відокремити голову від тулуба, а руки розкласти на кілька частин. Це дозволяє в разі необхідності дістатися до електроніки в будь-якому модулі.

Для кожного блоку ми визначили каркасну деталь і в першу чергу вигинали її. Потім приєднували інші деталі, які допомагали створювати форму. Усі блоки спочатку з’єднувалися за допомогою зварювальної прихватки, а вже потім зварювали їх капітально. Після цього відправляли на зачистку й відкладали вбік.

Ми почали з голови робота й відразу зрозуміли, що все робимо правильно: голова виглядала точнісінько як на 3D моделі.

Після голови й каркасу ніг ми зібрали рушницю й перейшли до створення розбірної конструкції тіла. Коли закінчували тулуб і руки, електрики взялися за світло та рухливі елементи в шоломі, на ліктях і плечах.

Наприкінці в нас несподівано виникли складнощі з рушницею. На макеті робот легко тримав її, а в реальності пропорції не дозволяли йому взяти зброю в руки. Тому ми зробили додаткову опору й замаскували її під планшет.

Як ми оживили робота

Робот вміє повертати голову. Але звичайний мотор не впорався б із такою вагою, тому ми використали один із найпотужніших сервоприводів для робототехніки, розрахований на зусилля в 35 кілограмів.

Звичайно, можна було взяти простий мікроконтролер і зашити в нього звичайну програму, яка повертала б голову наліво й направо. Але хотілося більшої реалістичності рухів, тому механізм повороту ми реалізували за допомогою Arduino. У програму було закладено нелінійний алгоритм та інші налаштування, а ще – можливість за допомогою смартфону керувати рухом голови і кольором підсвічування очей, рук і прицілу.

Робот має вологостійку акустику Mystery (така ж використовується на катерах і яхтах) і підсилювач з караоке-системою – до «Молота» можна підключити два мікрофони або електрогітару.

Приціл та лікті ми заливали термоклеєм, який розсіює світло й маскує його джерело. Раніше ми вже експериментували з підсвічуванням аптечки з Half-Life і з’ясували, що цей матеріал ідеально підходить для такої мети.

Уздовж контуру модулів проходить LED-стрічка. У синематику ми бачили, що робот використовує підсвічування на плечах для засліплення противника, тому ми залишили щілину, через яку пробивається світло.

А в очах «Молота» встановлено LED-стрічку, яку закриває фільтр з оргскла, затертий ближче до країв. Саме це створює ефект сяяння в очах.

Як навели красу

Простіше за все було б зачистити, заґрунтувати й пофарбувати робота. Але ми хотіли, щоб він виглядав так, ніби тільки виринув з гущі бою. Для цього потрібно було попрацювати. Ми хотіли, щоб метал іржавів рівномірно й іржа не стала корозійною. Тому ми витратили величезну кількість наждачного паперу, щіток і насадок для дрилю, зачищаючи кожен сантиметр металу вручну.

Фінальним етапом була збірка. Вона зайняла три доби без сну й відпочинку. Це була найскладніша частина проекту. Чого лише було варте встановлення рушниці вагою понад 200 кілограмів!