|
|
上期我们研究了《超能陆战队》的鲤鱼旗和机器格斗大赛，不过格斗大赛的主角还没出场呢！当然，这就是小宏的磁力机器人了。
磁力机器人：磁轴承和伺服电机
图片来源：《超能陆战队》截图，下同。
小宏制作的机器人由三个磁轴承伺服电机（magnetic bearing servo）组成，一出场就大显神威。三个电机单元可以在几乎任何一点以磁力相互连接，组合成无数不同的功能体。这是一种由奏京理工学院（San Fransokyo Institute of Technology）石岡伊藤（ITO ISHIOKA）机器人实验室的卡拉汉（Callaghan）教授发明的技术，所以在现实里是不存在的，咳咳。
不过，磁轴承和伺服电机倒都是现实世界存在的技术。
磁轴承的概念非常简单：任何存在相对运动的接触面都会产生摩擦，轴套产生滑动摩擦，滚珠轴承则通过将滑动摩擦转换为滚动摩擦来大大降低摩擦力。那么，当用磁力将存在相对运动的接触面分离时，这两个相对运动的物体间就没有摩擦了。磁轴承和普通滚珠轴承的差距相当于磁悬浮列车和高铁的差距。下图就是一个简易的磁轴承实例：
伺服电机是一项非常常见的技术，就是带有位置反馈的电机。只要是能通过某种方式把电机输出轴所处的位置告诉电机，让它能够维持在那个位置，就可以叫做伺服电机。图为伺服电机中最常见的类型，在几乎所有的遥控玩具或者机器人玩具里都有。由于经常被用来控制遥控飞机和遥控船的舵面方向，所以又称舵机。
图片来源：作者提供
顺便说，想知道天才机器人少年都看什么书吗？
喏，电脑右手边的是《工程电磁铁问题与解答》。
书架上的是《面向对象编程》，《数学》，《化学》，《微积分概念》，两本《量子物理》， 《生物学》，以及《趣味微分方程》 。
但说到底这一切的来源是那个机器人实验室，所以还是来随着小宏探访一番吧。
机器人实验室：梦想之地
小宏跟着哥哥来到奏京理工学院……
……抵达石岡伊藤机器人实验室，这个在他看来是“书呆子实验室”的地方。
画面中央，就是“滚滚鸡蛋”（GoGo Tamago）——哦不，“神行御姐”姐姐的自行车。
鸡蛋姐姐一直在制作电磁悬挂的自行车。核心原理和磁悬浮、磁轴承也差不多，基本上就是靠电磁力稳定轮子和车架的相对位置，当在崎岖地面骑行时，一旦轮子受外力作用离开了设计的位置，离开越远，由车架发出的电磁场产生的回复力就越大，就能越快把轮子推回设计位置（也就是传说中的平方反比定律），也就能起到减震的作用。
接下来是打乒乓球的机器人：
如果你像我一样逐帧步进看这一段的话，就会发现画面中间的MM还扔了第二个乒乓球到台子上，两台机器人同时打两个乒乓球。另外，其实影片里有个bug：这两个打乒乓球的机器人周围没有任何视觉系统。除非这两台机器人是串通一气双人舞，靠事先编好的行动挑战吉尼斯乒乓球回合数最高记录，否则就像两个盲人打乒乓，不可能接的住球。
说到工业机器人打乒乓球这件事，全球工业机器人四大巨头之一的KUKA去年为了上海工厂的开幕，特别安排了一场旗下的AGILUS机器人和前乒乓球世界冠军蒂莫·波尔（Timo Boll）（是的，乒乓球世界冠军里也有德国人）对决，可惜……是加特技的。
顺便说，第二年波尔同学还和AGILUS同台竞技比赛酒杯演奏音乐……
乒乓球作为被中国人统治的运动，中国的机器人打乒乓打得最好也是理所应当。由浙江大学研发的机器人“悟”和“空”应该算是机器人里的乒乓冠军了吧。
没有特效了看起来就是不过瘾……
和人对战也没问题：
还会正反手切换呢。
往这条路上走得最远的，应该还是东京大学石川渡边研究室（ISHIKAWA WATANABE LAB）：他们做了一系列基于高速相机和高速机械臂/机械手的研究，包括棒球机器人。如果你有机会去东京的话，在台场的科学未来馆里常设着一个石川渡边研究室的高速机械手，可以抓住你弹射过去的乒乓球。
言归正传，回到奏京理工：
右边这个半人高的圆环是碳纤维编织机，可以用于直接编织出三维的碳纤维结构，最早被发明出来用于制造汽车零件，现在也有用来造自行车车架的。
目睹编织机一点点织出来是相当酷炫的：
再来看看右边的这只飞猫（是的，还是这一景，因为东西太多了）：
有人说遥控飞猫的哥们就是托尼·史塔克……照这么说漫威超级英雄都是奏京理工的校友就对了。这种个人飞行装置全球有好些公司在做，其中最接近商业化的Martin Jetpack公司，即将被总部位于深圳的光启科学控股。
这种飞行装置简单来说就是两个巨大的函道风扇，但是在平衡控制上下了很多功夫，所以结论就是蜀黍有练过，小朋友们不要在家自行模仿。
虽然喷气背包还没有商业化的产品出炉，但喷水背包则已商业化成功，作为娱乐设施供人游玩了：
接下来是前景中的爬楼梯机器人，还加了一个平衡装置让人能站在上面。我见过它的原型但是怎么也找不到视频了，远目……
（顺便说，猫已经落回史塔克（？）的手中了）
但现实中的爬楼梯机器人也是有很多的。
有正常的：
有蠢萌的：
有更加蠢萌的：
有蠢萌到无以复加的……
继续实验室之旅。接下来是芥末无姜（Wasabi-No-Ginger），哦不，是“芥末无疆”的实验：
芥末君在研究一种激光引导的等离子束，这种危险并容易引火烧身的设备，貌似比较受到军方的关注。下图是现实中的激光制导等离子测试——用脉冲激光将一段空气离子化，然后就可以往里丢能量了。
现实中的等离子束。图片来源：wired.com
再然后是蜂蜜柠檬（Honey Lemon，哈尼柠檬）姐姐的大圆球：
作为一名化学研究僧，柠檬姐姐居然弄了180多公斤的碳化钨，仅仅用来做“化学金属脆化”实验。碳化钨非常硬，莫氏硬度接近9（金刚石是10），经常用来作为加工金属的钻头和铣刀的材料。按照今天碳化钨粉末265元/kg的价格，这一坨碳化钨就是5万人民币啊……这么壕的情节，难道是编剧里有曾经的科研工作者用电影弥补当年穷酸的心情？
（以及机器人实验室里弄这么一位化学研究僧来是要做什么……）
终于，我们进入了哥哥泰迪的实验室。
上图左侧地上的机器人比较像某个救援机器人的上半身，而下图左边这个白色的机械臂应该是一个动作捕捉用的输入设备，可以将机械臂末端的动作通过关节角度记录下来。
那么接下来，最激动人心的大白！——请看下集。
来打我呀。（编辑：Ent） |
|
发表于 2021-3-3 23:31:28
