Для stop-motion анимации персонажа необходимо обеспечить его подвижность. Степень подвижности понятна после создания раскадровки (в голове, а лучше — на бумаге). В моём случае нужна подвижность практически всех суставов. Самый простой вариант — использовать упругость алюминиевой/медной проволоки — не подходит, так как количество сгиба ограничено. Поэтому я начал думать о шарнирном соединении.

Шарнир и кинематическая пара — теория

Теоретический минимум из Большой советской энциклопедии:

Шарнир, подвижное соединение двух тел, при котором их относительное движение есть вращение вокруг оси (цилиндрический Ш.) или вокруг точки (шаровой Ш.). Цилиндрический Ш. в механизмах называется вращательной кинематической парой и выполняется в виде цапфы, вращающейся в подшипнике скольжения или качения. Шаровой Ш. в механизмах называется сферической кинематической парой и выполняется в виде шара, входящего в шаровую выточку, или в виде сферического подшипника качения.

Кинематическая пара, подвижное сопряжение двух твёрдых звеньев, налагающее ограничения на их относительное движение условиями связи. Каждое из условий связи устраняет одну степень свободы, то есть возможность одного из 6 независимых относительных движений в пространстве. В прямоугольной системе координат возможно 3 поступательных движения (в направлении 3 осей координат) и 3 вращательных (вокруг этих осей). По числу условий связи S К. п. делятся на 5 классов. Число степеней свободы К. п. W=6 —S. Внутри каждого класса К. п. делятся на виды по оставшимся возможным относительным движениям звеньев. По характеру соприкосновения звеньев выделяют низшие К. п. — с контактом по поверхностям, и высшие — с контактом по линиям или в точках. Высшие К. п. возможны всех 5 классов и многих видов; низшие — только 3 классов и 6 видов.

Шарнир и кинематическая пара — практика

Сферическая К. п.
Понадобятся соединения как с вращательной, так и со сферической К. п. И если с вращательной всё понятно, то сферическая представляет определенную сложность. Например, плечевой сустав — шаровидный, образованный соединением головки плечевой кости с суставной поверхностью лопатки.
То есть нужна деталь с маленьким металлическим шариком, который бы ещё был закреплён в определённой степени другой деталью =)
Тут стоит отметить, что профессиональные металлические каркасы для анимации в таких случаях используют именно сферическую К. п.

Я думал 4 часа, и придумал такое решение:
Для вращения в 1 плоскости нужна 1 вращательная К. п.
Если использовать 3 К. п., получим желанные 3 оси вращения!
Применительно к проектировочной высоте куклы в 120 миллиметров и достаточно большим винтам, имеющимся в распоряжении, получилось вместить для одной детали 2 К. п.
Лучше один раз увидеть — внимательно изучив фотографию, всё станет ясно.

Вращательная К. п.
С ней проблемне возникло — сразу пришло понимание, как должны выглядеть детали и соединение между ними:

Для того, чтобы гайке было тяжелее раскрутиться, я придумал такой бутерброд:

1. Головка винта
2. Головка «активной» детали
3. Если угол движения детали более 90 градусов, подкладывается гайка, если меньше — детали трутся друг о друга
4. Головка «менее активной» детали
5. Прокладка между деталью и шайбой, укладывается в несколько слоёв, чтобы гайка заворачивалась с большим усилием
6. Гайка

От физики — к анатомии

Каркас должен максимально повторять человека. Следовательно, для соблюдения пропорций нужна масштабная схема.
Гугл предоставил мне то, что нужно:

Путём масштабирования и распечатки получился бумажный чертёж 1:1, к которому можно прикладывать детали, проверять пропорции и симметрию.

Голова, кисти, обувь и одежда

Так как каркас представляет из себя целиком модульную структуру с заменяемыми деталями (кроме туловища), все эти 4 элемента — в виде насадок. Голову, кисти, обувь и одежду можно менять. В этом плане мой каркас не уступает профессиональным решениям, продающимся за over $200!