Blender 189 – Simple Machines 1, Part 1 – Modeling Tips

Hier startet eine kleine Tutorial Serie zum Bau eines Industrieroboters. In diesem ersten Part wird kein stylischer Industrie-Roboter von Grund auf modelliert, sondern ein einfacher Versuchsaufbau erstellt und ansonsten Modeling-Tips für eigene Projekte gegeben.

Skills: Intermediate
Addon: Nein
Download: Der Download-Ordner enthält die vorbereitete Startszene, ohne Bones. Download via Mediafire.

 

Ebenfalls im Download enthalten sind die vier unten abgebildeten Varianten von einfachen Roboter-Armen, deren Aufbau ebenfalls in diesem Part in groben Zügen beschrieben ist.

 

Der Versuchsaufbau

Der Versuchsaufbau auf den auch die folgenden Parts basieren ist sehr einfach gehalten und besteht lediglich aus Duplikaten eines einzigen Standard-Cubes (siehe Bild unten).

Im ersten Schritt wird der Würfel skaliert. Mit dem Hotkey S – SHIFT-Z wird die z-Achse von der Skalierung ausgeschlossen (siehe Animation unten).

Über SHIFT-D wird der Cube dupliziert und mit G-Z (Move in z-Richtung) nach oben verschoben. Die wird 2 Mal wiederholt bis 3 Balken übereinander stehen (siehe Animation unten).

Auf jeden dieser einzelnen Balken wird nun über Taste A Apply (Übernehmen) angewendet. Das setzt den Scale-Factor in der Transform-Palette auf 1 /siehe Bild unten).

Ein weiterer Balken wird mit SHIFT-D Dupliziert und nach oben verschoben. Allerdings wechselt man anschließend mit der TAB-Taste in den Edit-Mode und bringt mit STRG-R (LoopCut) in der Mitte einen Schnitt an. Die entstandenen Vertices werden nach außen verschoben und die oberen Vertices können durch einfaches Skalieren (Taste S) angespitzt werden (siehe Animation unten).

Dann wird das gesamte Objekt leicht nach links gesetzt (Edit-Mode). Im Edit-Mode deshalb, weil so der Origin (roter Punkt, Drehpunkt) an seinem Platz bleibt (siehe Animation unten).

Im Object Mode wird dieser Greifer wieder dupliziert und mit dem Hotkey S-X- minus1 gespiegelt. Das neue Objekt wird sich wegen des Origins in der Mitte, exakt auf der gegenüberliegenden Seite befinden.   (siehe Bild unten).

Bis hier hat der Origin der Greifer gute Dienste geleistet. Damit die Zangen später zugreifen können muss er nun aber versetzt werden. Dazu klickt man einfach mit der Maus zwischen beide Greifer und kontrolliert in der Draufsicht ob sich der 3D-Cursor an der richtigen Stelle befindet.

An diese Stelle muss der Origin. Der Origin von jedem Greifer. Daher wird erst der linke Greifer markiert und über Object – Set Origin – Origin to 3D Cursor platziert. Das Gleiche wird bei dem rechten Greifer wiederholt (siehe Animation unten).

Ein guter Zeitpunkt um ein wenig Ordnung zu schaffen. Von unten nach oben werden die Einzelteile in der Reihenfolge der Entstehung im Outliner umbenannt (siehe Bild unten).

Geht man nun alle Einzelteile einzeln durch, sieht man in der Transform-Palette (öffnen/schließen mit Taste N) das kein Objekt verdreht ist oder einen anderen Scale-Faktor als 1 hat (siehe Animation unten).

Das war der Versuchsaufbau. Im nächsten Artikel werden die Bones angebracht. In diesem Teil folgen Moddeling-Tips zum Erstellen von aufwändigeren Einzelteilen für zukünftige Roboter-Arme.

 

Modeling Tips

Roboter-Arme zu modellieren kann auf vielerlei Weise geschehen. Hier handelt es sich lediglich um einige Anregungen für Beginner oder Unentschlossene.

Es beginnt mit einem Grundobjekt, dem Cylinder. Erster Hinweis: Ich habe eine Anzahl an Vertices gewählt (24) die Punkte auf der x-Achse ablegt. So kann später besser eine Hälfte davon gelöscht werden. Tip 2 ist das es hier günstig ist den Cylinder oben und unten nicht abzuschließen, denn die dadurch entstehenden Flächen können nicht geschnitten werden. Es ist daher als Fill Type das Nothing zu wählen (siehe Bild unten).

Die Rundungen werden am später die Enden eines Robot-Arms sein. Hier wird davon ausgegangen das die Gelenke dargestellt werden sollen. Alle äußeren Vertices sind markiert und werden mit E Extrudiert. Der Extrude-Vorgang wird ohne weitere Handlungen vorzunehmen mit der ESC-Taste beendet. Die Punkte sind vorhanden, liegen aber deckungsgleich mit den Originalen.

Statt zu extrudieren wird nun skaliert. Mit dem Hotkey S – SHIFT-Y werden die Vertices nach innen verschoben, wobei die y-Achse ausgeschlossen wird. Das verhindert das nach Außen dringen der Form (siehe Animation unten).

Um über das Innenleben einen besseren Überblick zu behalten wird in der Seitenansicht ein Loop Cut (STRG-R) genau in der Mitte angebracht. Erst außen (siehe Bild unten).

Das gleiche wende ich im inneren Achsenbereich an (siehe Animation unten).

Die hinten liegenden Vertices können dann außen und innen markiert und gelöscht werden. Somit bleibt nur noch die vordere Hälfte des Objekts stehen (siehe Animation unten).

Mit dem Mirror Modifier zu modellieren bringt oft Vorteile. Änderungen müssen nur an einer Seite vorgenommen werden und werden exakt auf die gegenüberliegende Seite übertragen. Genauer kann man von Hand nicht arbeiten. Ferner lässt sich die Sichtbarkeit des Mirror-Modifier am Bildschirm-Symbol ein und ausblenden, wodurch man die Kontrolle über das Innenleben behält.

Das aktivierte Clipping schützt vor dem Verschieben von Punkten auf der Achse (siehe Bild unten).

Auf der äußeren Fläche wird jetzt wieder ein Loop Cut (STRG-R) angebracht (siehe Animation unten).

Das komplette Objekt wird dupliziert und das Duplikat auf der z-Achse nach unten verschoben. Das geschieht im Edit-Mode, weil so beide Teile ein ganzes Objekt bleiben (siehe Animation unten)

Beide Teile sollen miteinander verbunden werden und so eine Leiste (Robot-Arm) mit abgerundeten Enden ergeben. Der folgende Schritt müsste nicht exakt wie im Folgenden beschrieben abgearbeitet werden, soll aber Mal erwähnt werden.

Beim oberen äußeren Kreis werden alle unteren Vertices, ausgenommen die Punkte die die Mitte bilden markiert (siehe Bild unten).

Die gleichen Punkte werden auch beim Kreis unten markiert, dort eben umgekehrt nur die oberen bis zur Mitte. Dann werden alle Vertices gelöscht (siehe Bild unten).

Vom inneren Kreis markiert ihr nun die Eckpunkte bis zur Mitte und unten ebenso. Über Edges – Edge Bridge Loop werden dann beide Teile miteinander verbunden (siehe Animation unten).

Mit Edge-Select können danach immer paarweise zwei gegenüberliegende Edges markiert und mit Taste F (Make Face) geschlossen werden (siehe Animation unten).

Kommen wir zu der Frage warum der innere Loop Cut angewendet wurde (siehe Bild unten).

In der Animation unten sind drei Zustände des Robot-Arm zu sehen. Einmal der Rohzustand wie wir ihn aufgebaut haben. Dann mit einem Bevel-Modifier (Kanten brechen) versehen, was auch noch gut ausschaut. Aber wird ein Subdivision Surface darauf angewendet wird schnell klar, das hier zusätzliche Schnitte nötig sind. Speziell im Innenbereich wo sich die Achse befindet würde es problematisch (siehe Animation unten).

 

Skalieren zum 3D Cursor

Möchte man das bisherige Produkt so abändern, dass der Arm oben schmäler wird, ist das kein Problem. Wichtig ist hier nur das alle Vertices ausgewählt sind, außer die der Achse. Jetzt zu skalieren würde aber ein etwas sonderbares Ergebnis liefern.

Um den Vorgang sauber durchführen zu können muss der Angelpunkt auf 3D-Cursor umgestellt sein (siehe Bild unten).

Der innere Kreis ist markiert und der Cursor kann dann mit SHIFT-S und der Option Cursor to Selected ins Zentrum versetzt werden (siehe Bild unten).

Zusätzlich werden die äußeren Vertices markiert und alle gemeinsam (außer die innere Achse) können sauber skaliert werden (siehe Animation unten).

 

Alternative Bauweise

Letztendlich hätte man die Verbindung der beiden kreisrunden Teilstücke ohne die Löschung der Vertices als Zwischenschritt bewerkstelligen können.

In diesem Fall würde man entsprechenden Faces von beiden Teilen entfernen müssen (siehe Animation unten).

Und beide Teile mit dem Bridge Edge Loop verbinden (siehe Animation unten).

Das wäre soweit auch ohne weiteres machbar.

Diese Variante lädt natürlich dazu ein die Enden zu erweitern. Man würde in diesem Fall alle Faces markieren (beide Seiten) und ALT-E bei Individual Faces ausführen und die Rundungen so erweitern (siehe Animation unten).

Wendet man dann seitlich einen Loop Cut an (STRG-R) und löscht die hintere Hälfte, dann entdeckt man das durch das Extrudieren fächerförmige Faces entstanden sind. Außerdem werden eventuell doppelte Vertices dadbei angelegt, was zu kontrollieren ist. Hier zeigt sich der Vorteil des Arbeitens mit dem Mirror-Modifier und der das Betrachten des Innenlebens möglich macht (siehe Bild unten).

Bevor man weiter an dem Werkstück arbeitet müßten in diesem Fall diese Fächer (ebenso die doppelten Vertices) herausgelöscht werden, da sie sich störend auf beispielsweise den Subdivision Surface-Modifier und andere Dinge auswirken. Was man am einen Ende an Arbeit einspart, kann demnach an anderen Enden wieder anfallen.

So bereinigt kann auch das Objekt in dieser Bauweise weiter verwendet werden (siehe Animation unten).

 

Knochenförmige Arme

Roboter-Arme mit dicken Gelenk-Bereichen an den Ecken werden fast auf identische Weise aufgebaut. Im Gensatz zum Beispiel oben, wo unerwünschte Fächer entstanden waren wird hier in einer etwas anderen Reihenfolge gearbeitet.

Wieder wird ein Cyclinder die Basis bilden. Die Einstellungen unterscheiden sich nur unwesentlich und betreffen nur die Tiefe (Depth) (siehe Bild unten).

Auch für diese Variante werden die äußeren Vertices wie oben beschrieben Extrudiert und danach sofort nach innen skaliert. Bitte S – SHIFT-Y anwenden, um zu verhindern, dass die Vertices heraustreten (siehe Bild unten).

Genau wie oben wird auch dieses Objekt im Edit-Mode dupliziert und nach unten verschoben (siehe Bild unten).

Hier folgt nun eine Änderung. Das gesamte obere Objekt (außer der Innenbereich) ist markiert und wird mit dem Hotkey S – SHIFT-Y – .7 verkleinert. S für Skalieren, SHIFT-Y um die y-Achse von der Skalierung auszuschließen und .7 für Faktor 0,7 von der Gesamtgröße, was einem Umfang von 70 % Prozent entsprechen dürfte (siehe Animation unten).

Statt nun das Objekt in der Mitte aufzuschneiden und eine Seite für den Mirror-Modifier zu entfernen, wird zuerst ein Loop mit zwei Schnitten gesetzt. das gewährleistet das drei gleich große Teile entstehen.

Erst dann wird das Objekt mit einem weiteren Loop Cut in der Mitte geteilt (siehe Animation unten).

Das Gleiche folgt bei dem unteren Teil und dann kann der Mirror-Modifier darauf gelegt werden (siehe Bild unten).

Im Face Select-Mode werden die oberen 4 Faces des unteren Teils markiert. Beim oberen Ende sind es die 4 unteren Faces. Diese Bereiche werden gelöscht (siehe Animation unten).

Und auch hier werden die offenen Bereiche über die Edges mit Bridge Edge Loop verbunden. Fertig ist ein Robot-Arm in Form eines Knochen (siehe Bild unten).

Die Beispiele wurden nicht aus asthetischer Sicht ausgewählt sondern sollen nur als Anregung und Hlfe für den Bau eigener Robot-Arme dienen.

 

Vierte Variante

Eine vierte Variante wird hier nicht weiter beschrieben ist aber im Download enthalten. Die Vorgehensweise entspricht in vielen Punkten Beispiel 3, dem Knochen-Arm. Der Mirror-Modifier kann in der Datei abgeschaltet und so das Innenleben und die Bauweise betrachtet werden (siehe Bild unten).

Im nächsten Teil werden dem Versuchsaufbau dann die Knochen hinzugefügt und mit den Einzelteilen verbunden.