1.運動構成

各種“構成”的概念被提了不少，從最初的平面構成、立體構成、色彩構成，到後來的抽象化的新三大構成，即技術構成、文化構成、商業構成。運動構成可以算平面構成的延伸，它讓視覺形态以符合機械規律的方式動起來。因為機械機構都要确保實物的運動特征，而不僅僅是紙面或屏幕上的視覺形态變化，所以有不少限制

Anthony Howe 的風力機械雕塑算是運動構成的典範。

這些風力雕塑其實不複雜，就是一系列有相位差的杆系而已。相位差是固定的，以産生視覺上有動态變化的秩序感。

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開花時鐘的運動構成比上面的風力雕塑要複雜一些。

下圖的空間的空間構成是基于一個動畫做出的實物版，由于每根杆都必須是長度可變的，這裡用了很多伸縮機構，實際上是相當于缸體了。

上面這種從虛拟世界走入現實世界的設計也不少，還都挺有趣的。十幾年前曾讓一個學生做了個電腦小遊戲的實物版産品，比電腦上好玩多了。

2. 看起來簡單實際上也簡單的機械

簡單的機構可以在産品世界裡進行多樣化的诠釋，形成有趣又有用的創意産品。這個日本大叔的簡單機械作品就獲贊無數。

簡單不代表沒有價值。設計師搞機械設計的主要工作就是把簡單的機構原理轉化成産品的價值，這裡設計師必須是主角。

具體怎麼做，說到底還是要學會在抽象的機械運動原理和具象的産品功能之間架起橋梁，至少能在一些最基礎的原理上無縫轉換——看到能動的東西就想起它的機構原理，并下意識地按照機構運動類型對其進行歸類，在腦子裡對其建檔。

3. 看起來複雜實際上也複雜的機械

大部分實用機械産品屬于此類，如發動機、汽車變速箱等。照顧一下工業設計師的興趣，這裡給出幾個有趣、很酷但沒啥重要意義的機械。在這些産品裡，欣賞和消費的對象是機械本身，而不是它們的功能。

上圖是一個“數字”機械表。數碼顯示用的不是液晶或數碼管，都是機械機構産生的，背後是一批複雜的齒輪傳動系統。

布加迪更過分地推出了一款帶16 缸發動機的手表，它值200 萬：

所以，看起來複雜實際上也複雜的機械，除了功能以外，有時這種複雜性本身就是價值。這種産品設計思路也不在少數。

4. 行走機構：功能的多樣化實現

行走機構是一個被研究得很多的機構類型，也是設計師們的興趣所在，特别是玩具設計師。Theo Jansen 的海灘怪獸隻是行走機構的一種類型，此類機構被發明出來很多，它們不一定都看起來像人或動物的腿，隻要能帶着自己走動就行了。

上面這個跟海灘怪獸是一樣的，穿上馬甲我們也要能認出它來。

土味發明也一樣驚豔，這就是機械的魅力。

其實很多行走機構的原理隻是簡單地把曲柄搖杆（或其他類型帶曲柄的機構）進行了複制、對稱或鏡像，錯開相位，把曲柄變成曲軸，是一種視覺上不那麼直觀的運動構成。

5. 幾種典型的機械臂

完成固定動作的機構一般隻有一個自由度，即使非常複雜，如發動機、行走機構、手表（包括上面那些土豪機械表）等。如果需要機構産生一些無法事先定義的複雜軌迹，它的軌迹是在使用中根據用戶的輸入确定而不是設計師提前設定，這時就需要用到機械臂了。因為動作自由，看起來啥都能做，機械臂經常就直接被叫做“機器人”。

下圖的機械臂是比較原始的，最古老的工程圖打印機就是這種的，它可以把矢量線拆解成一個個位置點，并将其X 和Y 坐标值分别送到兩個正交布置的步進電機中，産生筆端的精确位移。

有個美國作家還發明一個遠程給粉絲簽名的機械臂，原理跟這個差不多，就是用傳感器精确讀取筆的位置，然後發送給電機，令其遠程複現。現在已經很普及了，小學生專用的抄作業機器人也是這種的。

下圖的機械臂原理差不多，但是比較節省空間。

這個機械臂不需要兩條垂直布置的導軌，所以很迷你緊湊。它是用另一種稍複雜一些的算法根據筆端的位置計算兩個電機的轉動角度和速度。

下圖這種機械臂在工業生産中用得比較多，不光是平面畫圖寫字了，可以任意擺弄三維空間中的物體。

它玩魔方也是一把好手。

一般來說，機械臂有幾個驅動電機就有幾個自由度。前兩個寫字機器人都是2 自由度的，因為筆隻在二維平面上玩兒。後面這個玩魔方的機器人有幾個自由度自己數數吧——不是三個，不要想當然。它的兩臂分屬兩個機構，自由度分别計算。電機封裝起來看不到，數數它有幾個可以自由轉動的關節。

6. 運動的組合

産品設計中，經常會需要像上面的機器人玩魔方一個樣擺弄一個物體，讓它産生複雜的運動。在設計的時候，需要把這個複雜運動分解成幾個簡單運動的組合。下面兩個削蘋果機是很好的例子。

上圖削蘋果機的設計中，蘋果需要同時做自轉和公轉（繞兩個不同的轉軸轉動）才能讓蘋果上的每一點都經過固定的刀片。這個機構是通過一個差動輪系實現的。

上面這個削蘋果機跟前一個不太一樣，它也是需要兩個轉動，不過這個方案不是讓兩個轉動都出現在蘋果上。蘋果隻繞一根固定軸轉動，另一個轉動由刀具來實現，讓刀繞着蘋果表面轉（前一個案例刀具是固定的）。

運動是相對的，要麼你動要麼它動，這是基本的設計思路。開過機床的人就很能理解這點，要加工一個零件，要麼零件動，要麼刀具動，各類基礎機床（車銑刨鑽镗）差不多都是根據零件和刀具的相對運動特征來分類的。總之要确保相對運動的存在才能産生切削動作，切金屬和削蘋果道理差不多。

7. 鉸鍊的簡單應用

鉸鍊是最簡單的運動單元，用好了也能做出不錯的産品。好的機械創意不一定都要很複雜。

8. 木機械

市面上有很多木制的機械玩具，有車輛等大型裝備，也有相機、鐘表、鎖等複雜機構的木制版，五髒俱全，運動靈活，十分精巧。下面這類玩具在網上可以買到。

木制機械産品的主要特征并不僅僅是換了一種材料。跟金屬、塑料的産品相比，木制機械的主要問題是由材料變形導緻的精度誤差。不論産品生産時的加工精度有多高，産品時間久了材料老化或遇到陰天下雨吸水膨脹，當初再高的精度也灰飛煙滅了。

所以木制機械普遍無法做得太複雜，傳動鍊不能太長，否則功率消耗大，驅動困難，稍用點力零件就碎了。上述UGEARS 的産品早期用的是牙簽做軸，産品中附了一小塊蠟，是給牙簽潤滑用的。也有些産品用金屬棒做軸，回避了木與木之間的摩擦阻力問題。更有用軸承等标準件來制作關鍵運動單元的。這些都是替代性方案，并沒有解決木制運動構件的本質問題。

對木制機械的這個問題，以金屬加工為基礎的制造體系很難提供解決經驗，這是設計師的機遇——設計師必須通過設計手段來解決精度問題。這也可以成為一項有趣的腦力激蕩遊戲。

9. 紙機械

用紙制作機械産品是一個有趣的挑戰。因為機械給人的傳統印象都是剛體，也就“硬家夥”，用剛度很低的紙做機械需要額外動腦子，這點格外誘人。

立體書和兒童玩具是紙機械的主要品類。

也有不少實用性的紙機械産品，如下圖的紙盒子。

還有些很體現智力的紙機械設計。功能上無聊的東西往往在别的什麼地方有些奇奇怪怪的過人之處。

紙經過折疊後，折痕就變成了一個鉸鍊，而且阻力非常小。這個天然特征讓紙特别适于制作一些以鉸鍊為主的複雜機構，如第一期裡見過的抓握機構：

折紙機器人近幾年比較流行：

浙江大學的折紙機器人課程作業：

紙機械幾乎都是多自由度的，但是跟機械臂的多自由度不一樣，很多紙機械哪怕隻有一個動力源，自由度也是大于1 的。這種多自由度讓紙機械獲得了靈活性和适應性，比如上面那個抓握機構。紙機械的自由度來自于折疊，每次折疊會産生一個鉸鍊，運動構件的數量會加1 ，自由度至少加1 （空間機構的自由度增加還要多）。但是同時折疊也給紙帶來了運動所需的剛度，基于柔性機構的一些原理，冗餘的自由度與剛度之間會形成奇妙的配合效果。這是紙機械的一個魅力來源。

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