您知道嗎？迪斯尼公司的業(yè)務其實不止是拍攝電影和向孩子們出售玩具。他們還有一個非常活躍的研究部門，專門研究可以用于整個迪斯尼帝國的應用技術。而且，他們在大量研究項目中積極地使用3D打印技術幫助把迪斯尼的數(shù)字影像內容轉換為現(xiàn)實的機器人或者聰明的軟件解決方案。近日，該研究部門又拿出了一項非常有趣的技術創(chuàng)新：他們開發(fā)出了一種方法使您不需要繁瑣的CAD設計即可生成可3D打印的機器人。
迪斯尼的科學家們在一篇名為《3D打印機器人生物的交互設計（Interactive Design of 3D-Printable Robotic Creatures）》的論文中詳細介紹了他們的研究成果。
該解決方案實際上是一套軟件，科學家們已經(jīng)開發(fā)出了一種設計工具（尚未命名），可以自動化繁瑣的部件設計過程，而且不會影響用戶對于產(chǎn)品形態(tài)、比例、步態(tài)和甚至運動功能的定制化要求。它會讓您忘掉困難的算法，只是通過試錯來設定機器人的運動——比如當您的機器人摔倒后，它如何繼續(xù)行走。“這就需要其不同身體部位之間高度協(xié)調的運行。”研究人員們說，這種情況使用傳統(tǒng)的方法是一個很復雜的過程，但他們的工具似乎能夠獨立處理這些，用戶只需難以實現(xiàn)傳統(tǒng)動畫的方法，更不用說與數(shù)字的。但他們的工具似乎能夠處理，并且實時向用戶提供關于如何編程使機器人能夠實現(xiàn)所希望動作的反饋。
那么，迪斯尼的這套解決方案是如何工作的呢？用戶只需上傳指定重要元素的說明文件：機器人最初的骨骼結構，它是通過典型的骨骼層次結構來定義的，并且可以通過接頭來連接。“系統(tǒng)會根據(jù)這些信息創(chuàng)建最初的幾何形狀以及虛擬的單軸馬達在每個關節(jié)的位置。”迪斯尼設計師說。“用戶可以在任何時候自由編輯機器人的結構、增加或移除馬達，改變設計的外形，或者調整馬達的位置或方向等。”
用戶任何影響運動的選擇（例如腿數(shù)目）都可以在屏幕中的模擬運動中表現(xiàn)出來，使其能夠檢測設計改變的效果。“尤其是，用戶可以改變其腿部站立和擺動的持續(xù)時間，以及改變其落腳的先后順序等。而我們的軟件提供的即時反饋使得用戶可以以交互的方式調整其走路模式，以找到滿意的解決方案。”他們寫道。通過這些數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會自動計算出其余的部分。研究人員在此過程中使用了該領域機器人的優(yōu)化模型（簡化的動力學模型），而這些也經(jīng)常會在模型預測控制（MPC）中使用。
一旦迭代設計完成，該工具隨后會生成機器人的完整身體，包括可3D打印的電子元件的連接件等。“我們的系統(tǒng)會從帶伺服電機的CAD模型開始，就像插圖（見下文）那樣進行可視化。在預處理步驟中我們會生成兩種比較緊湊的3D模型，可以直接用螺釘或者螺釘或鉚釘將伺服電機裝在上面，并使之成為我們系統(tǒng)所產(chǎn)生的幾何形狀的一部分。”他們解釋說。在3D打印之前，用戶也可以修改模型以滿足他們的特殊（或者審美）需求。
這真的是一個神奇的系統(tǒng)，它可以使得普通的機器人愛好者一步邁入精英級機器人技術工程師的行列，設計制造出各種具有專業(yè)水準的機器人。不過該系統(tǒng)距離真正的市場化應用還有一段距離，迪斯尼團隊目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，并非說有的機器人都能夠自動生成和3D打印。但是他們認為，這個工具會啟發(fā)更多的普通人通過互動的方式探索機器人設計。
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