迪斯尼开发出互动设计软件自动生成可3D打印机器人
您知道吗？迪斯尼公司的业务其实不止是拍摄电影和向孩子们出售玩具。他们还有一个非常活跃的研究部门，专门研究可以用于整个迪斯尼帝国的应用技术。而且，他们在大量研究项目中积极地使用3D打印技术帮助把迪斯尼的数字影像内容转换为现实的机器人或者聪明的软件解决方案。近日，该研究部门又拿出了一项非常有趣的技术创新：他们开发出了一种方法使您不需要繁琐的CAD设计即可生成可3D打印的机器人。
迪斯尼的科学家们在一篇名为《3D打印机器人生物的交互设计（Interactive Design of 3D-Printable Robotic Creatures）》的论文中详细介绍了他们的研究成果。
该解决方案实际上是一套软件，科学家们已经开发出了一种设计工具（尚未命名），可以自动化繁琐的部件设计过程，而且不会影响用户对于产品形态、比例、步态和甚至运动功能的定制化要求。它会让您忘掉困难的算法，只是通过试错来设定机器人的运动——比如当您的机器人摔倒后，它如何继续行走。“这就需要其不同身体部位之间高度协调的运行。”研究人员们说，这种情况使用传统的方法是一个很复杂的过程，但他们的工具似乎能够独立处理这些，用户只需难以实现传统动画的方法，更不用说与数字的。但他们的工具似乎能够处理，并且实时向用户提供关于如何编程使机器人能够实现所希望动作的反馈。
那么，迪斯尼的这套解决方案是如何工作的呢？用户只需上传指定重要元素的说明文件：机器人最初的骨骼结构，它是通过典型的骨骼层次结构来定义的，并且可以通过接头来连接。“系统会根据这些信息创建最初的几何形状以及虚拟的单轴马达在每个关节的位置。”迪斯尼设计师说。“用户可以在任何时候自由编辑机器人的结构、增加或移除马达，改变设计的外形，或者调整马达的位置或方向等。”
用户任何影响运动的选择（例如腿数目）都可以在屏幕中的模拟运动中表现出来，使其能够检测设计改变的效果。“尤其是，用户可以改变其腿部站立和摆动的持续时间，以及改变其落脚的先后顺序等。而我们的软件提供的即时反馈使得用户可以以交互的方式调整其走路模式，以找到满意的解决方案。”他们写道。通过这些数据，系统会自动计算出其余的部分。研究人员在此过程中使用了该领域机器人的优化模型（简化的动力学模型），而这些也经常会在模型预测控制（MPC）中使用。
一旦迭代设计完成，该工具随后会生成机器人的完整身体，包括可3D打印的电子元件的连接件等。“我们的系统会从带伺服电机的CAD模型开始，就像插图（见下文）那样进行可视化。在预处理步骤中我们会生成两种比较紧凑的3D模型，可以直接用螺钉或者螺钉或铆钉将伺服电机装在上面，并使之成为我们系统所产生的几何形状的一部分。”他们解释说。在3D打印之前，用户也可以修改模型以满足他们的特殊（或者审美）需求。
这真的是一个神奇的系统，它可以使得普通的机器人爱好者一步迈入精英级机器人技术工程师的行列，设计制造出各种具有专业水准的机器人。不过该系统距离真正的市场化应用还有一段距离，迪斯尼团队目前已经发现，并非说有的机器人都能够自动生成和3D打印。但是他们认为，这个工具会启发更多的普通人通过互动的方式探索机器人设计。
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