Introduction: CNC Theo Jansen Mechanism (remix)

From the first time I saw the videos showing the kinetic sculptures of Theo Jansen walking freely along the beach, I must say that I was fascinated by it. A machine who was independent in the wind along the sandy tracks, was both idyllic and frightening. But until then it was just something we could appreciate, to know the Instructables.

Desde a primeira vez que vi os vídeos que mostravam as esculturas cinéticas de Theo Jansen andando livremente pela praia, devo dizer que fiquei fascinado com aquilo. Uma maquina que andava independente ao sabor do vento, ao longo das faixas de areia, era ao mesmo tempo idílico e assustador. Mas até ai era só algo que podia apreciar, até conhecer o Instructables.

Since I discovered the community, I saw several projects here, but what always frustrated me was the fact that all prioritized 3D printing, and I (still) do not have one! Create a version that it was possible to build with a router / laser CNC was something a long time been thinking.

Desde que descobri a comunidade, via vários projetos aqui, mas o que sempre me frustou foi o fato de que todos priorizavam a impressão 3D, e eu (ainda) não tenho uma! Criar uma versão que fosse possível de construir com uma router / laser CNC era algo que a muito tempo vinha pensando.

I reference the project developed by the user deej397: https://www.instructables.com/id/3D-Printed-Theo-Jansen-Mechanism-steps/ . First I wanted to test the concept, as despite the simple design, did not see anyone checking the design with "I made it." He has some things that facilitate transcription for CNC universe, but no doubt the simplicity of its design is the key point.

Tomei como referência o projeto desenvolvido pelo usuário deej397 : https://www.instructables.com/id/3D-Printed-Theo-Jansen-Mechanism-steps/ . Primeiramente eu queria testar o conceito, já que apesar do desenho simples, não vi ninguém marcando o projeto com o "eu fiz isto". Ele possui algumas coisas que facilitam a transcrição para o universo CNC, mas sem dúvida a simplicidade de seu desenho é o ponto chave.

To build this new version, I used:

  • Plywood sheets
  • Wooden sticks
  • hot glue or glue the base of cyanoacrylate (superglue)
  • epoxy glue (durepoxy type / Greenstuff)
  • Sandpaper (if using a router)
  • Steel rod with diameter of 3mm.
  • steel wire with diameter of 3mm.

Para construir esta nova versão, eu utilizei:
  • Folhas de Compensado
  • Palitos de madeira
  • cola quente ou cola a base de cianoacrilato (super cola)
  • cola epoxy (tipo durepoxy / greenstuff)
  • Lixa (se for usar uma router)
  • Barra de aço com 3mm de diametro.
  • arame de aço com 3mm de diametro.

Step 1: The Parts Cutted

Although like much of the frame from original design, redesigned parts to give a little more volume structure. The number of parts to assemble each leg remains exactly the same, but increased the number of washers as well as act as separators during assembly, will also serve as closing the connections. the total parts by leg side will be:

Apesar de gostar muito do frame do projeto original, redesenhei as peças de forma a dar um pouco mais de volume a estrutura. A quantidade de peças para montar cada parte da perna continua exatamente a mesma, mas aumentei o número de arruelas pois além de funcionarem como separadores durante a montagem, também vão servir como fechamento nas conexões. o total de peças por lado da perna será:

Common to both sides: A - 2 / B - 1 / C - 1 / E - 1 / F - 1 / L - 2 / H - 1 / A - 1 / J - 2 / K - 2
Side A: Washers - 8
Side B: Washers - 16

Comum a ambos os lados: A - 2 / B - 1 / C - 1 / E - 1 / F - 1 / G - 2 / H - 1 / I - 1 / J - 2 / K - 2
Lado A : Arruelas - 8
Lado B : Arruelas - 16

The file that contains the elements of the legs, Theo_Cut1.dxf, to be cut 2 times will provide exactly the amount of parts described above. The Theo_Cut2.dxf file has the two closing frames. The file Theo_Cut3.dxf contains washers.

O arquivo que contem os elementos das pernas, Theo_Cut1.dxf, ao ser cortado 2 vezes vai fornecer exatamente a quantidade de peças descritas acima. O arquivo Theo_Cut2.dxf possui os dois quadros de fechamento. O arquivo Theo_Cut3.dxf possui as arruelas.

For the project, you will only need two closing pieces. The amount of legs will stay at your discretion. In my project, I made a model with 4 pairs. The amount of washers you cut as necessary to cover the amount of legs that will use in your project.

Para o projeto, você só vai precisar de duas peças de fechamento. A quantidade de pernas vai ficar a seu critério. No meu projeto, fiz um modelo com 4 pares. A quantidade de arruelas você cortará quantas forem necessárias para cobrir a quantidade de pernas que vai usar no seu projeto.

An important tip, after cutting the pieces, mark each one, not to get mad during assembly. The C and F Parts, though given different names have the same dimensions.

Uma dica importante, após cortas as peças, marque cada uma, para não ficar enlouquecido durante a montagem. As peças C e F, apesar de receberem nomes diferentes, possuem as mesmas dimensões.

I cut my part in 3mm MDF, because as I said I wanted to test the concept, and I will leave my impressions throughout the project.

Eu cortei minhas peças em mdf 3mm, pois como comentei queria testar o conceito, e vou deixar minhas impressões a longo do projeto.

Step 2: The Metal Parts

The two steel rods are used as guides and will connect the two locks, after finishing assembling the legs (the photos will give you a better idea of her position). You can replace these parts other rods near diameter that you have available. In my case, I used bicycle spokes. It is important that the hole for the passage of the rods have the exact same diameter, so that the legs are not tilting. At the end of the assembly, these bars are glued with epoxy mass.

As duas barras de aço serão utilizadas como guias, e irão conectar os dois fechamentos, depois que finalizar a montagem das pernas (as fotos lhe darão uma melhor idéia da posição dela). Você pode substituir estas peças por outras barras com diâmetro próximo que você tenha disponível. No meu caso, usei raios de bicicleta. É importante que a furação para a passagem das barras tenho o diâmetro exato da mesma, para que as pernas não fiquem inclinando. Ao finalizar a montagem, estas barras serão coladas com a massa epoxy.

The steel wire was used to create the gear. I drew a guide to help me in folding, and with a piece of plywood and some nails set up the template for the realization of the same planned. Then, with the help of a protractor, I was rotating each of 120 over the previous. For my project I made gear with 4 segments, but finally discovered that the number of legs and thin MDF used were not adequate. Ideally, it was an even number to divide 360 °, minimally 6 segments.

O arame de aço foi utilizado para criar a engrenagem. Eu desenhei uma guia para me ajudar na dobradura, e com um pedaço de compensado e alguns pregos montei o gabarito para a realização da mesma planificada. Depois, com ajuda de um transferidor, fui rotacionando cada parte 120º em relação a anterior. Para o meu projeto eu montei a engrenagem com 4 segmentos, mas ao final descobri que a quantidade de pernas e a pequena espessura do MDF utilizado não foram adequados. O ideal é que fosse um número par que dividisse 360º, minimamente 6 segmentos.

Step 3: Assembling the Legs

I have prepared a picture exploded to help understand the assembly process of each side of the leg. Both sides have similar assembly, with the difference that two points are added two washers on each side to serve as spacers, so allowing the legs to be joined later. Pay close attention to the assembly order! The MDF that I used was fine, and the order change time was not perceived, but ended up leaving the crooked leg. Ideally, to undertake the project in the current scale is the use of sheets with at least 6mm.

Preparei uma imagem explodida para ajudar a entender o processo de montagem de cada lado da perna. Ambos os lados tem a montagem bem parecida, sendo que em dois pontos são adicionadas 2 arruelas de cada lado para funcionarem como espaçadores, permitindo então que as pernas possam ser unidas posteriormente. Preste bastante atenção na ordem de montagem! O MDF que utilizei foi fino, e a mudança da ordem as vezes não era percebida, mas acabava por deixar a perna torta. O ideal, para realizar o projeto na escala atual, é a utilização de chapas com pelo menos 6mm.

The points I mentioned earlier, are the same that I used to start the assembly of each leg. You are not required to use the same sequence I (see photo), but is a suggestion. Depending on how you mount the gear, may be more appropriate to position the parts J and K on both sides and mount the legs from there.

Os pontos que citei anteriormente, são os mesmo que utilizei para iniciar a montagem de cada perna. Você não é obrigado a usar a mesma sequência que eu (ver foto), mas fica a sugestão. Dependendo de como você montar a engrenagem, talvez seja mais adequado posicionar as peças J e K de ambos os lados e montar as pernas a partir dai.

At each junction, used wooden sticks as the axis, and then used a washer to give finishing and fixing them in place. When using sheets of 6 mm, the use of small metal bars, or even 3 mm bolts will be most suitable, fixed with epoxy glue.

Em cada junção, usei palitos de madeira como eixo, e depois utilizei uma arruela para dar acabamento e fixa-las no local. Ao utilizar chapas de 6mm, a utilização de pequenos barras de metal, ou até mesmo parafusos de 3mm será mais adequado, fixados com cola epoxy.

As the sticks are easy to handle, not the cut previously, but the steps would be as follows (double measures when using 6mm plate):
For the A-side: 6mm x 1/4 x 18mm
For side B (with spacers): 6mm x 1 / x 1 30mm / 36mm x 1/2 x 18mm

Como os palitos são de fácil manuseio, não os cortei previamente, mas as medidas seriam as seguintes (dobrar as medidas ao utilizar chapa de 6mm):
Para o lado A: 1 x 6mm / 4 x 18mm
Para o lado B (com espaçadores): 1 x 6mm / 1 x 30mm / 1 x 36mm / 2 x 18mm

Step 4: Considerations ...

At the end the whole process, it had a set of four pairs of legs properly connected but by the conjunction few feet + inadequate thickness of the material, was not balanced correctly. The set moved correctly when rolled gear manually, but as the support points were very slim and few, when placed on the floor, not stood up the way I wanted.

Ao final de todo o processo, eu possuía um conjunto de 4 pares de patas devidamente conectadas mas que pela conjunção poucos patas + espessura inadequada do material, não ficava equilibrado de maneira correta. O conjunto se movia corretamente quando rodava a engrenagem manualmente, mas como os pontos de apoio eram muito esbeltos e poucos, quando colocado no chão, não ficava de pé da maneira que desejava.

Ideally, as mentioned previously would be to use sheets with at least 6mm thick, it will provide the most appropriate support points. The number of pairs of legs would also need to be increased. I used four, but I think 6 pairs would be the minimum adequate (we would always have a multiple of 360 degrees). Another update which I believe is the use of spacers between the legs on the metal bar. The size of these spacers will depend on how the legs were positioned. If all legs kept type A on one side, the dimension will be ( 4 X material thickness + spacing between the gears), the side B, ( 8 X material thickness + spacing between the gears ). If there are different pieces on both sides, it must be analyzed case by case. Here are used aluminum tubes, copper, old pens, which are hand. They help to keep constant the distance between the legs, avoiding slipping them.

O ideal, como já citado anteriormente, seria utilizar chapas com pelo menos 6mm de espessura, isso proporcionará pontos de apoio no solo mais adequados. A quantidade de pares de pernas também precisaria ser aumentado. Eu utilizei 4, mas acredito que 6 pares seria o mínimo adequado (teríamos sempre um múltiplo de 360 graus). Outra atualização que considero é a utilização de espaçadores entre as patas na barra metálica. A dimensão destes espaçadores vai depender de como foram posicionadas as patas. Se manteve todas as pernas do tipo A de um lado, a dimensão será de 4 X espessura do material + espaçamento entre as engrenagens, no lado B, 8 X espessura do material + espaçamento entre as engrenagens. Se existirem peças diferentes em ambos os lados, será necessário analisar caso a caso. Aqui podem ser utilizados tubos de alumínio, de cobre, canetas velhas, o que estiver a mão. Elas ajudam a manter constante a distância entre as patas, evitando o escorregamento delas.

The main thing was to see that the design works and is only necessary to adapt the material and some parameters at the time of creature construction. This is a instructable still in progress, and hope to do more experiments to share with you. See you!

O principal foi ver que o design funciona, sendo necessário somente adequar o material e alguns parâmetros na hora da construção da criatura. Este é um instructable ainda em progresso, e espero fazer mais experimentações para dividir com vocês. Nos vemos!

Comments

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jpinto6 (author)2015-11-22

projeto muito bom! Estou planejando fazê-lo, mas com com a crise em que estamos, até o MDF está pesando no bolso. Vou fazer o seguinte: testar suas recomendações (inclusive da espessura) com papelão reforçado (chapas copadas uma à outra com o sentido das ondulações alternado). Senti falta de rótulos nas peças , e fiquei bem perdido (talvez seja porque não tenho CAD e os abri no libre office draw).

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Erivelton (author)jpinto62015-11-26

Bom dia jpinto6, tranquilo? Rapaz, as peças estavam separadas por camadas no arquivo DXF, que faziam as vezes de etiqueta, e que facilitava identifica-las. Se quiser visualizar o arquivo em seu formato nativo, recomento utilizar o libreCad, é gratuito é fácil de entender o básico dele. O InkScape também abre com camadas se não estiver engando.

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jpinto6 (author)Erivelton2015-11-26

Beleza. Vou tentar baixar o software, mas já me desenrolei com a régua. Deu segmento ao projeto reconstruindo com uma espessura diferente?

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Erivelton (author)jpinto62015-11-30

Rapaz, estou em um momento que estou tocando diversos projetos simultâneos, e ainda tentando me adaptar ao novo emprego, mesmo após 9 meses, e tendo que dar atenção as 3 mulheres da minha vida, em outras palavras, com o tempo um pouco escasso rsrsrsr. Quero tentar reproduzir as modificações que sugeri no início do ano que vem, mas antes disso ainda tenho alguns outro pequenos projetos para publicar aqui.

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mountain g (author)2015-08-26

wow! Great work!

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Erivelton (author)mountain g2015-08-26

Thanks Mountain g!

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Bio: Architect, Brazilian, father of two beautiful girls, lover of comics, science fiction, board games, elements that inspire some of my creations.
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