机甲概念设计解析
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1.1 机体

机体一般指机甲的本体。

机体通常由多个部分组合而成,本书将对各个部分分别进行讲解。需要注意的是,一些机体可能不包含文中提到的某些部分,或某些部分具有更多的拓展功能,大家在阅读和设计时可以灵活掌握。

MT-02机甲的原型机设计

MT-02机甲部件分解

MT-02机甲

1.1.1 骨架

机甲的骨架类似于动物的骨骼与舰艇的龙骨,用于机甲基本形态的支撑,是带动机甲运动的内部主体结构,在极大程度上决定了机甲的活动情况。机甲的骨架通常是需要外甲保护的,因此,提到骨架的时候也要考虑到外甲的设定。从设定上看,外甲的意义往往在于防护整个机体,如果外甲被损坏或击毁,只需进行相对简单的维修或更换即可令机甲完好如初,这样可以减少维护成本、提高修理速度。而骨架一旦受损或被击毁,由于其上负责机甲运动的部件较多,根据“一个机械结构的活动结构越多,相对可靠性越不高”理论,设定上,骨架往往较难修复,也有“骨架一旦被击毁,不如换一台新的”的说法。所以骨架在某种程度上代表了整个机体。

一些机甲拥有骨架设计

MT-02机甲的骨架设计

TIPS

虽然机械的活动结构越多,相对可靠性越不高,但结构越多就越帅、越具有视觉冲击力。本书中设计的机甲多是用于观赏或把玩的,所以可动性很重要。

一些骨架设计将动力源与驾驶舱控制室集成在一起。

通常,我们能够通过更换不同的外甲做出同一个骨架的不同型号的机体,而机体科技树亦可以骨架作为划分依据。

一个骨架可以衍生出不同型号的机体

基于骨架概念设计的机体一般可以较为容易地通过换装具备不同功能的零件来满足实际需要。

替换破损外甲可以快速修复机体,一些机甲可以通过替换不同的外甲来实现不同的功能

骨架的设计可以参考一些MGMaster Grade,某高达模型系列,比例一般是1:100,机体模型高度为18cm左右,一般有机体骨架内构设计。的高达模型以及一些积木MOCMy Own Creation,用积木不按说明书进行自我创作。机甲作品,有条件的话,可以尝试RGReal Grade,某高达模型系列,比例一般是1:144,机体模型高度为13cm左右,一般有机体骨架内构设计,价格比较贵。和PGPerfect Grade,某高达模型系列,比例一般是1:60,机体模型高度为30cm左右,一般有豪华的机体骨架内构设计,价格比较贵。高达模型。设计师或爱好者可以通过3D建模软件、积木,甚至类似于《坎巴拉太空计划》《围攻》这样的游戏来设计一个机甲骨架。

当然,并不是所有的机甲都有骨架设计。在机甲设定中往往是高级机体才会拥有骨架结构。

初学者可以忽略骨架的设计,或者尝试设计没有骨架的机体。

1.1.2 关节

机甲的活动需要通过关节来实现。这里把可动的结构统称为“关节”,需要活动的部位一般都需要设计关节。

一种常见的机甲关节

关节种类多样,存在于机甲的各个部位

通常,关节设计得越开放,活动范围就越大,机甲的运动性、灵活性、泛用性、机动性就越强,越具有视觉冲击力;但相对地,机甲的可靠性、使用寿命、防御能力、稳定性就越差,同时更加难以制造和维护,而关节部分也恰恰是机甲的致命弱点之一。反之,关节设计比较少、可动区域较小的机甲,防御可靠性相对较强,更加容易制造和维护,成本更低廉,而机动性就相对不太优秀了。

对于机甲,关节经常设计在行走机构上,用于自主移动以及悬挂减震等。一些设计有机械臂的机甲需要关节来支持机械臂运动以做出各种动作。变形系统的设计也离不开关节这一结构。此外,还有一些需要设计关节的部分比较容易忽略,如控制炮塔旋转的结构和控制机翼摆动的结构等。

能自行运动的关节一定有控制机构。现实生活中,人们经常用到液压传动,如挖掘机的液压臂。动画作品《机动警察》里面的机器人机甲的设计更是将这种传动结构用得出神入化。此外,还有运用了仿生学的人工肌肉传动,如《BattleTech》(战斗机甲)系列游戏便大量应用了人工纤维来进行机甲设定,《返乡战士盖纳》里面甚至出现了大量依靠类似人工肌肉传动的机甲。比较常见的还有依靠电动机传动的电传方式,最原始的人力也是一种传动方式,还有魔法意念力场之类比较有创意的传动方式等。

高机动格斗型机甲的关节相对较多

如果设计需求对机甲关节要求较低,也可以将关节设计模糊化。如一些机甲卡通吉祥物的设计。

必要时可以将某些关节模糊化

模糊化关节设计的一个技巧是有意在视觉上遮挡关节部位,如在关节部位设计帆布遮罩,或者设计外装甲。设定上,用装甲遮挡关节部位一般可以提高防护性能,但是会降低机动性能。帆布遮罩关节能够提升机甲的防尘性能,但是可能看起来会比较“土”。

在视觉上遮挡关节部位(草图)

使用帆布遮罩来模糊关节的机甲

另一个技巧是使用可动范围较大的球形关节。球形关节在许多高可动的机甲模型玩具设计中被广泛采用。

使用球形关节的机甲(草图)

还有一个设计技巧是使用软管状关节,如《魔神》系列的波士机器人就设计有这种关节。当然,这些模糊化操作的前提都是设计需求中没有对关节提出特殊要求。

关节是“软管”的机甲

“软管”关节还是非常有发展潜力的

经常把玩可动模型玩具对设计关节是非常有帮助的,积木MOC机甲对设计关节也非常有帮助。

积木MOC

初学者可以进行模糊化关节的设计,或者尝试设计可动部件较少的机体。

1.1.3 行走机构

控制机甲移动的部分被称为行走机构。

机甲常用的行走机构是机械腿,机械腿也是机甲标志性的主流行走机构。按数量分,有人形机甲的两足设计,还有三足、四足、多足等设计。有些机械腿的结构设计参考了现实中动物的腿部骨骼结构。

使用不同行走机构的机甲

此外,也有借鉴其他载具的行走机构设计,或者说底盘完全就是某种载具,如气垫船等。

对于在水下活动的机甲,其行走机构也可能是机械臂,通过游泳的动作来实现移动。机体的助推螺旋桨、喷水动力装置等也是水下活动的机甲的行走机构。

飞行机甲的行走机构可以是喷气式发动机、反重力舵、火箭发动机等。

宇宙机甲的行走机构可以是火箭发动机、粒子喷射引擎、太阳帆等。有些宇宙机甲能够进行超次元跳跃,这也可以算是一种特殊行走。

有些机甲的行走机构会结合数种行走方式,还有些机甲会有辅助行走机构。例如,在许多ACG作品中,机甲拥有除基本行走外的浮游盘旋、火箭助推加速或者火箭助推跳跃能力。

如果行走机构被毁,则意味着机动能力丧失。游戏中,如果机甲的行走机构被击毁,则可能判定其失去战斗能力,并且作为获胜方缴获机甲的条件之一。当然,也有将丧失机动能力的机甲直接变成固定要塞或防御工事之类的设定。

使用不同行走机构的同系机甲,可以通过更换行走机构衍生出不同型号的机甲

1.1.4 弹仓

机甲的弹仓是用于存放武器弹药或者能量之类的武器发射储备的部分。

机甲的弹仓(草图)

一些武装军用机甲往往有弹仓部分的设计,不过也有一些机甲的弹仓是集成在武器上的。一些拟人化的战斗机甲会有外挂弹夹的设计,供机械臂给手持武器换弹。

大部分弹药都是比较不安定的,所以在作战中弹仓的部分需要严加保护。弹仓部分往往是机甲的致命要害之一,弹仓一旦被击毁,轻则丢失武器弹药,重则引起弹药殉爆,加重机甲的受损程度。

另外,一些能量武器的弹仓可以同时作为能源仓。

1.1.5 能源仓

一些机甲设定有能源仓。能源仓用于存储能源,没有能源,机体自己是动不了的。常见的电池、油箱都可以算作能源仓。能源的存储量直接关系到机甲的作战航程。能源仓破裂造成的能源泄漏意味着机体的续航时间将大大缩短。通常来说,能源仓同弹仓一样,也是比较不稳定的部分。能源仓被击中往往也有附加损伤效果,如起火甚至爆炸。

一些机甲还设定有备用能源仓、副能源仓,用于在紧急关头以及主能源仓失效的时候启用,如影视剧中出现的启动备用电源以启动机甲残骸就是这样的情况。此外,还有外挂能源仓设定,一般是优先使用外挂能源仓,再使用固定能源仓。能源仓的设计有时候也和能源的类型息息相关,如使用燃油作为能源的会设计油箱,使用电作为能源的会设计电池等。

在实际设计中,主能源仓的概念更多用文字表达,一般不会过多强调主能源仓的造型。

机甲的能源仓(草图)

1.1.6 引擎

要使能源燃料发挥作用,必须要有引擎。引擎的作用一般是将燃料所含的能量转化为机体运动的动力,这个过程中损失的能量越少,引擎相对越优秀。引擎破损后,工作效率通常会下降,动力输出会减弱;引擎若被击毁,就完全不能输出动力了,机体如果没有别的动力设定一般就动不了了。

引擎工作时并不能完全将能量转化,会浪费掉一部分,这部分能量就作为热量与废气散失了。转化率一定时,动力输出越大,排气散热量就越大,同时机体的排气散热需求就越大。所以就有了“动力输出越大的机体,对排气散热的要求越高”这种设定。设计引擎时,要考虑到散热部分的设计,如进气道、百叶窗、电风扇、排气孔等散热结构的设计以及水冷、风冷、气冷等冷却方式的设计就是为了解决散热问题。如果散热不过关,引擎的动力输出又大,就容易引起机体过热。这会导致机体难以正常工作、机师工作效率下降,甚至引爆机体的燃料及弹药架。所以为了防止引擎过热,一些机甲会设计限制系统来阻止引擎超额工作。

由于引擎要使用能源燃料来发挥作用,所以当自己失控或者受到外力破坏时,可能会起火甚至爆炸,对机体而言,这种情况造成的损伤往往会更严重,意味着机体更难以修复。

使用保险限制系统来阻止引擎超额工作,除了能够预防过热,还能够降低引擎故障率。通常,引擎在额定的范围工作是比较安全的,如果引擎工作强度超过了额定范围,故障率会迅速上升。于是就有了解除动力输出保险这样的设定。

AMTRX-615

红色部位为AMTRX-615机甲的引擎舱,后部有散热百叶窗设计。

使用活塞发动机的战机可以短时间将动力输出到额定功率以上,使自身拥有更强的飞行动力,但是这段时间引擎的损耗率和故障率一般会迅速攀升。所以只有到关键时刻才会启用加力飞行。有些机甲特别是主角机就有这样的设定,可以通过短时间突破界限的引擎动力输出来使机甲达到高于平常的性能,但通常这种状态只能持续一段时间并且伴随一定的使用代价。同时,为了保证引擎超载运作时产生的超额散热,机体可能会启用更多散热系统来保证其在过载状态下的正常运行。这种解除引擎动力输出保险以达到高于平时的性能,从而达到某种目的的设定,因为非常具有英雄主义情怀,所以在ACG作品中被广泛用作主角机体的标志性设定。值得一提的是,有很多看似强大无比的反派机甲就是因为过热而被主角击败的。

也有出于保守稳定起见,或者为了达到伪装保密等目的,无意或故意将引擎动力输出限制设置为低于正常值的情况。这种情况下的解除动力输出保险对机体本身一般是没有副作用的。

一般情况下,机甲的散热属性同机甲的防御属性是冲突的。

现实生活中常见的引擎有电动机、汽油发动机、柴油发动机、活塞发动机、蒸汽机、涡轮喷气发动机、火箭发动机、裂变热核反应堆、动物(生化机甲)等。我们可以参考它们的属性,然后运用到机甲设计中去。

具有概念性的引擎有飘升机、聚变核反应堆、反物质引擎、反重力引擎、超光速曲速引擎、自转的行星、戴森球等。

而魔法世界的引擎更是变化无常,设计师可以尽情地发挥想象。具体实现运作的方式一般会模糊化处理。

1.1.7 动力源

动力源的概念更加模糊、笼统了,一般用来解释“机甲靠什么运动”,大致是指代整个动力体系。日式机甲或者说日系机器人经常用到这样的概念,例如,《电童》系列设定的动力源是一个巨大的电池,《盖塔机器人》设定的是架空的三一射线盖塔射线,《魔神Z》设定的是架空的光子力,《高达00》中的高达机体设定的是架空的GN太阳炉等。

动力源失控或受到外力破坏时,可能会起火或爆炸。高达系列中的MSMobile Suit,机动战士,可以理解为高达世界设定的对一种常见机甲或者说机器人载具的统称,如高达就是一种MS。驾驶员,有时在白刃战中会想方设法避开对方MS的动力部分。因为一些 MS是核动力的,动力仓被击破可能会殉爆,有可能伤及攻击者。

机甲的动力源(草图)

1.1.8 驾驶舱

驾驶舱是机甲相对重要的部位,驾驶员(机师)就在驾驶舱中控制机甲。驾驶舱也是敌方想方设法集中攻击的重要部位。通常,驾驶舱被击毁,机体当即就会失去控制,从而丧失自主战斗能力,严重的攻击可能会导致驾驶员当场阵亡。对于一些培养高级驾驶员较为困难的机甲来说,一个有经验的精英驾驶员是无价的。不过,对于一些简单通用的机甲,在战略层面,击毁驾驶舱造成的机体战斗力丧失往往对机体本身来讲并不算严重,大部分情况下,将机体残骸稍加修复就能再次投入使用。

LK-P3驾驶舱的内部界面(草图)

如在《机甲指挥官》《机甲战士》系列游戏中,就可以选择狙击驾驶舱的位置来击毁机甲,虽然通常驾驶舱部位可分配的装甲是最低的,但在实战中很难直接攻击到。不过,如果能通过击毁驾驶舱来摧毁机甲,其出现在缴获回收清单里的概率会高出许多,玩家也常常可以缴获回收较为完好的机甲。

高达系列中就有专门攻击驾驶舱来使敌方MS迅速丧失战斗能力的例子;也有专门避开驾驶舱而着力击破敌方MS的武器以及手脚,使敌方MS迅速丧失战斗能力的例子。

驾驶舱的设计往往在保障人员安全上较为下功夫。将驾驶员固定在座位上的安全带就是一例,可以有效防止机甲翻滚时驾驶员脱离座椅撞到驾驶舱壁而造成的伤害。《三体3》中特别设定了一种乘员舱来应对飞船进入前进4超高速状态产生的压力,保障人体不被压成血水。

除了安全性能,舒适度也是驾驶舱设计的一个重要方面,直接关系到机甲的持续作战能力。

通常,封闭的驾驶舱需要设计出入口(或者说设计进出方式),就像汽车的车门、坦克的舱盖。

此外,驾驶舱内还可以放置装饰物、吉祥物、个人收藏、私密物品等,这些物品可能会自带附加功能,如NDS游戏《重装机兵》中的毛绒兔挂饰就是具有属性加成的。

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机甲的驾驶舱门

MT-02

机甲的驾驶舱门

控制器

说到驾驶舱,就不得不提到操纵面板和操作系统。在游戏《重装机兵》中,战车配件有一种“C装置”可以理解为操纵面板或者操作系统;电影《铁甲钢拳》中用的是特制手柄控制机甲,有些还具有声控功能,在最终战使用了动作捕捉控制;在《机甲战士》系列这里指《机甲战士》系列而非上文提到的《重装机兵》系列。中,机甲的操作类似战斗机的双摇杆,左摇杆节流阀控制动力输出,右摇杆控制方向;而电影《环太平洋》中则是用一种类似健身器材的外骨骼式机械动作捕捉来控制机甲;《机动武斗传G高达》设计的是一种无线连接驾驶服的动作捕捉;《高达SEED》中,主角可以即时编写出高达的操作系统,使其迅速进入战斗状态;《高达UC》中,独角兽高达在进入NTD模式高达动画中的独角兽毁灭模式。时驾驶舱会发生巨大的形态变化并变更操作系统。许多机甲在控制器中设计了一个辅助机师作战的计算机AI人工智能。角色,可以用内部程序直接控制有相应程序接口的机甲。此外,还有用念动力、魔法等控制的机甲。一般来说,设计时不对机甲的操控原理做详细设定。

逃生系统

作为保障机师安全的一种手段,机甲逃生系统对于机师来说非常重要。例如,《BattleTech》系列的机甲逃生系统是一个火箭助推式驾驶舱弹射系统;《高达0079》中RX-78-2Gundam MS机甲有个机甲内藏核心战机的设定,紧急时刻可以驾机分离出机甲脱身;后续的宇宙MS机甲逃生设定更像是将一个气囊球部件射出,然后等待回收,在《高达UC》中可以看到这个细节;《环太平洋》中,“危险流浪者”作为自爆核弹坠入传送门时,主角利用了机体内部的一种像浮标一样的逃生装置,迅速脱出至海面等待救援;《复仇者联盟》中的奥创则利用互联网作为意识程序的逃生系统脱离所在现实躯壳。

另外,也有一部分机甲并没有设计专门的逃生系统,平时如何进出驾驶舱,紧急时刻就如何逃生。

1.1.9 势态感知系统

势态感知系统可以理解为机甲感知外界变化的“眼睛”“鼻子”等感官,机师通过势态感知系统了解外界的情况。就像汽车与飞机的挡风玻璃除了挡风外也具备观察外界环境的功能,坦克通过潜望镜或者观察孔来让内部成员观察外界的情况。一般来说,设计为机师外置的机甲(这里指的是那种机师完全暴露在外,至少看起来机师没有任何物理防护设计的机甲)拥有良好的目视视野。除了这些利用光学原理的观察系统,大部分机甲的设定是依靠电子设备的数码感知系统,如摄像头、热成像红外线夜视仪、激光测距仪、无线电台、雷达、声呐、GPS等来感知外界情况。而大部分高达机甲的头部设定的主要功能就是势态感知,头的内部通常是各种光电观瞄设备,而不是驾驶舱(也有许多超级系机器人头部确实是设定为驾驶舱)。势态感知设备优秀的机甲能更好地掌握战场势态,然而这部分设备也是相对比较脆弱的,一旦被击毁,机甲可能就会失去对外界的感知能力。

势态感知系统除了会有感知的直线距离属性,还会有感知的圆周范围属性。一些机甲的势态感知系统会有感知盲区的设定,通俗地说就是有些地方看不到。

势态感知属性大部分时候和防护属性冲突。

指挥官专用型机甲的势态感知设备往往比较先进。此外,还有专门的侦察探测、科学考察、巡逻搜索、引导打击、指示预警等类型的机甲势态感知设备。

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机甲的势态感知设备

1.1.10 固定设备

固定设备一般是对外挂设备来讲的。固定设备的特点就是设计为长期或永久性安装在机体上,作为机体的一部分,相对不容易拆卸替换。一般来说,固定设备是相对结实并且成本较低的,但是一旦受到损伤,也是比较难以修复和替换的,可以说对于机甲机体来说是实质性的损伤。例如,《高达0079》中RX-78-2Gundam MS机甲的头部火神炮就是一种固定设备。

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机甲的固定武器设计

1.1.11 外挂设备

外挂设备就是机甲可选的、额外的、不一定要安装在机体上的设备。外挂设备相对容易替换,但可靠性与成本控制方面不如固定设备优秀,有时候用完就扔掉了。通常,即使外挂设备受到严重损伤,虽然会大幅降低外挂所增效的性能,但并不会对机甲本体造成损伤。例如,《高达0079》中RX-78-2Gundam MS机甲的光束步枪、火箭筒以及盾牌,就可以算是一种外挂设备。

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机甲使用某种外挂设备的形态

不同“涂装”的MT-02机甲使用某种外挂设备的形态

常见的外挂设备就是武器。机战作品里面经常有可以选择挂载不同的外挂武器来应对不同任务的设定。此外,还有外挂装甲。外挂装甲类似于骨架的外甲,不过,一般来说外甲是基本的装甲,外挂装甲是额外的装甲。机战作品中,外挂装甲除了作为机体上添加的装甲,也有可能以盾牌的形式出现。外挂装甲的xx机甲形态通常被叫作“全装甲xx”。

除了火力、防护外,机动性也是外挂设备的着眼点,外挂设备也包括外挂推进器。机战作品中,外挂推进器通常以背包的形式出现,也有类似探空火箭的火箭推进器这样用完就抛掉的外挂推进器形式。

外挂设备还可以是具备其他附加功能的设备,如外挂雷达、外挂货仓;还可以是具备综合功能的设备,如RX-78GP03D高达试作3号机“石斛兰”(业内代号大冰箱)、拥有BWSBack Weapon System,背部武器系统。高达原作设定如此,并不是约定俗成的广泛设定规则,如果有类似的设定,可以自己编一个名称。背包设计的RGZ-91 灵格斯、凶鸟BOXER等。设计时,可以把外挂设备当成本体来设计。

AMTRX-615

机甲的外挂武器设计

1.1.12 其他

笔者能力有限,不能完全概括所有机甲,所以专门分出“其他”一类,鼓励读者去寻找自己的答案。例如,有些机甲还拥有主动防御系统、货运系统以及自我修复系统等。

本书着重于设计创作方面,将“其他”归为一类也是因为笔者认为可能有新的分类出现,不希望读者局限于笔者的思路。