【腿部製作篇】11：雙轉軸膝關節與二段式膝裝甲連動整合

在「二段可動式膝裝甲的製作與造型修飾 前篇」中，大頭老師運用投影的概念，將機體複雜立體幾何表面簡化成最低的平面，確立段差與收束分段製作的細節後，獨立使用瞬間膠補土的壓印與空心箱型的立壁完成了造型。

另一方面，於「雙轉軸膝可動關節的腿內構與造型整合 中篇」中，大頭老師則延伸製作篇8的雙段機構，在裝甲殼內以膠板規劃可彼此包夾的的區間，使用基本功的立壁搭建填充的箱型，配合設置零件穿插軸棒安裝的錨點使組件能彼此定位。

相較於下段裝甲必須抬舉略高出腿脛骨表面並遮蓋部份進氣道、必須各自處理後再接合的複雜造型，原先在設計稿中並未明確切割的上段裝甲直接干涉的點只有簡單的兩處：膝可動關節前側與下段裝甲的內槽。
正因為在彼此分見的構造上已經盡可能的簡化，故製作的順序應以可提供後續造型定位的複雜者為先，待上回完成下段後才進行上段的製作。

一方面是替機身進行前後配重，另一方面是製作上簡單便利，大頭老師決定利用膝下段裝甲的凹槽現成的形狀，運用之前製作時留下的膠板搭建數據，裁剪膠帶貼壁後以注入積層的方式構成基本的輪廓。

經前述澆淋步驟後，將乾燥的零件從下膝裝甲凹槽移出。
由於前述步驟未封閉的頂部，為了提供足夠的實心量體完成膝上段裝甲，大頭老師另以內貼膠帶的膠板搭建ㄩ形容納槽 (ㄩ字底邊寬度應等同上膝裝甲最寬處) 將零件置入，補上數層瞬間膠補土、提供未來造型修整所需。
上圖步驟並非必要，請自行評估澆淋後的實心零件狀況。

待提供膝上段裝甲的補土澆淋構造全面固化後，以膝下段裝甲容納的凹槽周邊頂邊組成基準面，對膝上段裝甲嵌入的實心件打磨。完成品如上圖，供下一小節使用。

如果要最大化膝裝甲作為配重的功能性，並以最少的步驟完成最明確的膝上段裝甲造型，採用「膝刃安裝溝槽提供補土壓印立壁資訊」將會是最合適的策略─故在本小節中，大頭老師將沿著上節的實心組件修整頂與正面進行膠板的規劃、先決定膝刃欲嵌入的槽點，再分開完成兩件的加工。

首先借助膝上段裝甲目前完成的實心基座實際長寬作為數據取樣對象，藉由傾斜整個膝二段零件調整到接近概念稿相近的角度、配合CG粗模的比對，從中擷取出約略的膝刃長、寬、深與厚等資訊，在薄膠板上描繪出刀刃基礎造型走勢，剪紙複製偶數數量後貼合疊出粗形。

緊接著將兩段式膝裝甲如上圖進行簡易假組，將整腿調整至概念稿呈現的角度範圍，配以鉛筆與尺在膠板堆砌的刃部勾出打磨量與補土壓印造型用立壁所需的輪廓、於實心的膝上段裝甲基座上標出安裝溝槽的定位。
經解除假組，取刃部立壁規劃好的數據轉移繪製在另外的膠板上，裁切複製一次後利用膠帶包裹隔絕處理的刃部做扶壁，在當前實心的膝上段裝甲貼出下圖的平行立面。

值得一提的是：考慮嵌入底側的面需要配合刃部前凸傾斜的量與零件本身打磨留下的坡面非垂直的關係，此處不一次性的建構出ㄩ字嵌入槽的形狀。
待平行兩壁固著完成後，才會配合摩擦力咬合假組的刃進行溝底壁面的黏合，形成ㄩ字的構造。這點可以在下凸露出的凹槽外框獲得確認。

待ㄩ形壁面穩固後，配合瞬間膠補土的流動性與零件穩固放置於平面的便利特質，採「膝前側→溪頂面左/右側」的順序逐層沿立壁底側注入累積厚度，再配合黏貼膠帶的桌面與膠板的多樣輔助，更能於其上壓印出如下圖粗糙的坡面起伏。

為了更進一步提高完成度，在嵌回將獨立刨削打磨刃部與膝下段裝甲的情境中，配合概念稿以紅色簽字筆塗抹整修面、對環繞安裝槽周邊的坡面進行系統性打磨。完成後的樣子如下系列圖：

即便是通過了1 : 1攝影檢討取得了確實的規畫數據，自製關節仍無法免除各種公差累積與PC零件安插方向的影響，使結果呈現偏離期望。
接續系列第九回「選擇性製作：轉軸間距縮短」的內容，本章將針對前一節膝上段裝甲完成後兩件的連動與粗造型的整合進行探討，在盡可能縮小膝上段裝甲底部與膝關節正面接觸的長度落差的前提下，補完膝部造型與功能面上未完的細節。

在巴力的製作過程中，拜獅子心老師在機體概念圖的繪製時，習慣的站姿具備幾乎正面資訊所賜，沒有發生章節前言所述嚴重的比例落差─但隨著第九回提及的縮減步驟的影響，仍發現類似下圖、可動範圍縮減的不良結果。

於是，延長不可避免。
同樣參照製作篇第九回中提及的縮短法逆向切開、借扶壁 (請見上圖說明) 旋轉零件群至理想位置、確認兩者擠開的干涉量後，以尺規採樣數據補入膠板、輔以瞬間膠補土和外襯強固。至於另一側的板件，因結構強度的需求，將使用描件的方式進行複製來替換取代，同時預留多片複製膠板以供後續修整的援備。

在製作篇第九回中，我們曾對延長有過如「增長所需的結構強固可用後期的一些機構設計來替代」的敘述。
然而在後續的製作與驗證中，我們注意到改修的零件強度低於期望、同時對複製另一腿有不良的影響。經結構強度的保守考慮後，我們決定在維持 (相對操作簡單、強度損失較少的) 縮短優先於 (相對操作考慮層面複雜、結構強度損失較大的) 延長的刊載順序下，對細節進行大幅的改修。請讀者務必重回該節詳閱細節，以利理解完整無誤的內容，謝謝！

在進入本小節前，大頭老師提醒：
由於橫貫腿殼的封閉長壁面會提供左右側板橫向面的結構補強，基於切斷點經過越多面則多強度減損越嚴重的事實，若仍對膝總長感到不滿想要修改，請務必重新退回延長或縮短篇章，取全新平行板重建。

針對欲得膝蓋正面封閉所需的最小面積數據，應取假組狀態的腿零件擺出彎曲與扶壁立直的姿態，直接進行量測。
其後，取大與小腿對於膝蓋雙轉軸上與下段正面所需封閉壁面最大者為主面，撤除腿殼後運用雙轉軸連通的大小腿簡易內構的適性造型，在線性直排與極限彎曲狀態下以紅色簽字筆描出如下圖深入內側的止轉機構範圍、再次進行數據採樣。
在巴力的製作中，老師選擇針對屈膝時破綻較多、裸露面積較大的小腿─腿脛骨區域為主。

由於巴力的腿部在還原造型的同時，使雙轉軸膝的上段造型配合大腿殼下段還原的坡面而內縮，基於強度的考量，老師選擇讓止轉機構直接與外殼以粗膠板一體化，並特意讓內止轉的橫棒 (請見上圖標示) 截斷面外裸成封閉外殼的壁面。
同時，為了能讓未來的假組不再讓PC零件進行全部的荷重負擔，此L形的垂直膠棒內側還要補上一小塊恰好填補小腿適形修整削去的三角柱形膠材，提供插銷式軸棒容納的垂直開孔體積。

接著參照「常見提問特別篇」所講述的垂直貫通開孔與校正手法，在側板與殼壁─止轉一體的L形上做出插銷的母端/凹點。之後選擇一側膝壁沿邊緣黏貼固定；另一側則同樣採取同方法立柱形成公端/凸點。

在上與上上圖中，我們可以看見關節彎曲的狀態下，後側以簽字筆標示出了理想掩蓋破綻的止轉範圍。

為了減少翻模公差導致不合的困擾，後側止轉的小梯形柱壁將與正面的母端/凹點同側、共用相同的厚度數據。完成後彎曲的樣子如下：

由於膝後側的止轉壁黏貼的著膠面積太小，所以需如下圖額外打入銅絲串通側板，補強結構。大頭老師提醒─該打樁的側板應與L形止轉與前壁貼附的側板同側，以迴避不必要的結構損傷。

隨著零件的完成度提升，為了確定最適合的膝上段裝甲立樁與開孔點，老師建議在排除膝刃的情境中集合零件群假組，從正面與側面以筆標出零件當前簍空沒有直接接觸的部分，作為後續施作的提示。

確認定點不會與後續增添的造型─特別是膝刃至膝關節處現有待填補的空白段─產生干涉導致製作不便，取略大於樁直徑的鑽從膝關節內部向外貫通。
須留心的是，完全實心零件的膝上段裝甲厚度與前段造型不適合先貫通後校正 / 修補造型的立柱，所以在膝本體前側進行必需的立柱校正前，應將膝蓋與膝上段裝甲配合下段裝甲與小腿構造的輔助對上，同取筆做標記。
在執行膝蓋正面的立柱校正、等待乾燥的同時，也可以一同針對膝上段裝甲取同樣的鑽打入內部，深度達能穩固插入的量為止。

經校正與乾燥後，將不沾瞬間膠補土的PC軸棒拔出，換上適合的塑膠圓棒並點膠固定後，就能形成上圖的插銷。
等待零件穩定的期間，可安排大腿殼正面對膝關節梯形收束造型製作。此處裁切膠板以中軸鏡射的形式對接，以切齊膝主正面壁為目標，貼在同上圖膝關節的上方凹口端還原。

而使用原樁立柱的膝上段裝甲與膝本體的連接，因為圓形樁沒辦法提供止轉的功能，一旦失去膝下段裝甲的扶助─特別是擺出屈膝的動作時─就會隨意的亂轉。

為了阻止零件的鬆動，在開場所提及、用以估計打孔位置而事先標註的防干涉指示再次可受活用，利用應該包裹膝刃的造型分切成二平行板和底部定為凸點兩段 (請見上圖標示) 的手法，取膠塊切出事宜的大小置入並固定即可。如此既可以在組合時提供樁柱額外的輔助摩擦力，也能夠減少破綻，一舉兩得。
最後，具備完整功能性的膝與膝二段裝甲的腿部統合表現如下：

完成了當前的膝關節與裝甲連動構造後，膝關節系列篇終於接近尾聲。在本章節中，大頭老師將活用膠板自製的輔具，對屈膝時張露的單調平面與結構破綻進行細部強化、同時對零件群提供更佳的密合度。

如果還記得膝下段裝甲的製作方式的朋友，應該會留意到作為上段裝甲積層注入瞬間膠補土成形的槽狀區域底部僅由兩片膠板對接構成平面的事實。
因為該膠板本身不算很厚，故在關節彎曲後裸露的平面上以筆刀和刻線筆雕刨推出造型的手法無法凸顯出較為強烈的段差、而此法亦不能提供上段裝甲底側於側視時足夠的資訊量，所以決定以「先破壞後重建」的手法，賦予該區更高的造型密度。

首先，針對想從下段裝甲凹槽中凸起的造型，先以鋸刃、銼刀與雕刻刀在上段開出粗口，決定填入的膠板粗估總量。
然後便能用鉛筆將上段裝甲底側的造型配合開口測量數據描在厚膠板並予以裁切。針對非垂直下段裝甲內槽底面的凸起坡，則可以在鉛筆與簽字筆塗抹的雙重規劃下，用銼刀精細的加工出造型。

接著在使用膠帶包裹表面做好隔絕並固定在平面的前提下，對膝上段裝甲底側挖出的缺口進行重新的補土壓印動作。乾燥後修除溢膠、拔下該凸板黏到膝下段裝甲內襯即能完成凸起的施作。

另一方面，膝上下兩段嵌合的凹槽壁面在側視時有著極高的裸露度。和凹槽底面不同，受限於施工可用的位置不多而且採用上段底側凸出會妨礙關節開闔的事實，由下段凹槽壁面向內凸出是較好的策略。
此處先取薄膠板自行加工出想要填入的造型，在留下膠板邊緣直線區域的情境下裁切並複製成兩片，之後壓在上段裝甲欲內縮的段落，配合筆刀刻出如下圖的防火線。

經同胸部製作篇與腰部製作篇出現過的推刀技巧沿防火線修整，最後可得如下圖明確可容納造型的凹槽。借助兩件側躺假組後抽出塊狀的上段裝甲確認大抵的膠板定位點後，標記在壁面、執行完整的黏貼即可。

完成後的成品如下：

和熱壓射出成形於鋼模的正規生產產品不同，有鑑由於翻模更不可避免會有縮形的問題產生，故除了粗形單純任務性的止轉與插銷式構造，也需要補上一些和造型一體化整合的複合細節。

同樣如前一節末尾出現的圖，此處大頭老師在不妨礙關節可動的情況下，對膝上段裝甲與膝蓋構造接合處的轉折延伸貼出了新的造型膠板。
打孔下方處 (當裝甲立直時) 的多片膠板疊合體會延伸入關節下端與小腿內構的縫隙中填補破綻。為了使一眼可看破的空洞盡可能地減少，必須要借助攝影在多個角度和不同屈膝程度取樣，決定填入與必要的坡面打磨量。
至於打孔左右側處 (同樣為裝甲直立時) 延展出來的膠板，厚度應和膝兩側板等厚、間距是正壁面寬、深不可超過當初建置於膝內部的L形壁正面厚。該二板的造型數據在裁切後要取樣保存，之後轉在膝關節上同樣採防火線刻出、以推刀清出容納的槽空間。上述兩項配合的修整可在下圖看見：

同上圖，在連動部分修是出了形變量已配合膝蓋構造創造嵌合感後，關節上段為了掩蓋組裝用的圓棒樁裸出的造型，還需貼上一塊遮蔽的膠板。
此處老師使用自製的輔具沿著邊緣切齊勾出輪廓，再逆取鉛筆筆跡的數據切裁膠板、貼上覆蓋。全部步驟完工後，膝蓋與膝上段裝甲二者的視覺密合與造型顯得更加精密，同時也獲得了下圖全新的連動效果：

坐落於小腿殼、膝下段裝甲與關節連動的區域間，當初為了直觀的零件接合，在膝下段裝甲底部與腿脛骨前段處留有一段如下圖 (製作前期) 所示的切線與內部空隙。

一方面是追求更加穩固的零件相對關係，二來是想趁機會消除此處的空隙 (儘管只有在蹲下時直立於地上的腿才會被發現破綻) ，於是老師決定直接增補一塊L形的構造在膝內構的平面掩蓋空缺。

經單純的1mm膠板堆垂直銜接疊黏出造型後，視細節需求再對和小腿殼內構一體化的構造表面增補加工─如底側兩邊高起的膝上段裝甲內襯凸起導軌與凹入的容納槽就是好的選擇。
在本篇中，該容納槽的製作需注意刻出的造型應為梯形而非榫形，才不會影響膝引出動作的零件滑出。

至於膝下段裝甲凹槽內另外深處的小凹口，則純粹是無功能的點綴。製作同雕鑿法以防火線規劃範圍，向內鑿切出造型。
全部完成後，腿部的外觀如下：

由於巴力的左右腿扣除膝刃的差異後基本相同，故經膝刃基本共通構型的確認步驟後便可施行複製、單獨銜接就能做出區別。

複製前，應用膝刃本身是偶數片膠板合併墊出厚度的特徵，故取黏貼堆積的中線為刃鋒、在左右面依循同樣規劃的手法用尺與鉛筆繪出刃身範圍，然後才刻出防火線與轉折邊，規劃雕刻刀推與打磨的安全容忍範圍。

和鰭片製作的手法相同，兩側各執行一次就能得出同上圖的刀刃造型。其後將零件予以複製，便可進入最終的差異加工步驟。

值得注意的是，因為右膝刃上端尖起刀鋒構造有著漸變變薄的特徵，單純使用鰭片的推刀整邊手法削整很可能會產生歪邊與施力不當的破壞。
欲完整的還原造型，應依循著實體比例與CG粗模量測的結果，在合理的比例下取兩片薄膠板相疊做出中軸、底邊與主刃接觸點取刃厚垂直立壁成T形，併用下圖補土壓印的手法整理出斜面的構造。

對當前四角錐造型的圖出刃部選定一側追加設計原案所出現的突起膠板材後，便以尺配合簽字筆沿刀脊塗抹打磨的指示、取雕刻刀或打磨棒沿同一方向對中軸刨削收束出刀刃的造型─成果如下圖所見。

為了使兩刃能夠接合，右膝的刀刃則維持自製品的情況下在上端延伸刃的基部對應刀脊開岔V字凹口，運用膠帶隔離的手法補上瞬間膠補土行程可對應的形變，最後在複製完成的成品上進行接著修整即可。