開發出百發百中的籃板後,YouTuber 要拿數位工具機與 3D 列印做什麼?

作者 | 發布日期 2020 年 11 月 08 日 0:00 | 分類 3D列印 , AI 人工智慧 , 科技趣聞 Telegram share ! follow us in feedly


YouTube 奇人不少,如致力用 3D 列印、等離子切割、點焊、數控機床等硬核技術做些新奇小玩意的 Shane Wighton。

今年 3 月 4 日開通 YouTube 帳號後不久,Shane Wighton 就憑著長 21 分 6 秒的影片輕鬆獲得 502 萬次觀看。藉助蒙地卡羅方法暴力求解,設計出號稱百發百中的曲面籃板。

5 月 Shane Wighton 又腦洞大開,設計一塊能即時辨識球方向和速度、立即調整角度、保證進球的平面籃板。

的確看起來更智慧了。

網友大呼 NBA 不用玩了,小米集團副總裁、技術委員會主席崔寶也表示:

為什麼不再硬一點,透過視覺辨識技術+傳動裝置,讓籃框上下移動並自動調整角度,使每次投籃都是空心球?

這週 YouTube 網友盼星星盼月亮,終於盼到 Shane Wighton 的「萬聖節特輯」:利用機器人,刻好萬聖節南瓜裝飾。

先來感受一下。

這款會刻南瓜的機器人,靈感來自一款剪髮機器人。7 月,Shane Wighton 透過硬體 DIY 進軍美髮業。

首先選擇想要的髮型,點擊 Enter。

接下來只需鑽進機器,接受機器手臂 360 度旋轉式修剪,就可變回帥哥美女了。

不僅如此,機器人還會和顧客尬聊幾句,只聊天氣不聊辦卡,用戶體驗可說是滿分。

機器人硬體主要部分是五軸數位工具機,外加 4 個控制電機的大型磁碟機、與電腦相連的微控制器、一台可臉部辨識和深度資學習找到人頭確切位置的英特爾 Realsence 深度相機。

Shane Wighton 也再次拿出看家本領,如等離子切割、點焊、3D 列印等技術。

軟體方面,採用 3D 建模,以便機器人更理解顧客頭型、髮型、不同區域頭髮的長短粗細差異等。

看起來不複雜,但 Shane Wighton 的確考慮到很多細節。如理髮師剪頭髮前要先用梳子分出一縷頭髮,他起初打算借助鏡頭觀察,設計類似裝置(如下圖)。

但最終頗具創新的點子是:用類似吸塵器一樣的軟管把頭髮吸起來修剪。

只會抓剪頭髮自然不夠,Shane Wighton 還有一些巧思:

  • 加入機器整體旋轉功能,顧客無需一直轉頭,機器人會自行 360 度旋轉。
  • 設定許可權,當機器轉到額頭部分時改變修剪手法,避免剪出「狗啃式劉海」。
  • 機器手臂最尾端加入開關,每當開關碰到人就會自動往後退一定距離(距離也精密計算,不同髮型長短設定也不同),避免傷到人。

機器人硬派刻南瓜

有了 DIY 理髮機器人的經驗,Shane Wighton 趕在萬聖節表演一齣刻南瓜大戲。至於為什麼要用機器人刻南瓜,影片一開始 Shane Wighton 就解釋:

大家都說我很幸運,機器人沒戳爛我的臉。於是我在想,把腦瓜換成南瓜,用機器人來戳一戳,是怎樣的體驗?

為了解答疑惑,Shane Wighton 打算改造理髮機器人。他的設想中,萬物皆可用南瓜刻出來。如妻子瞪自己的樣子。

起初他的想法是:把理髮機器人的「剪刀手」卸下來,換成銑床為主軸。

銑床是工具機的一種,主要是透過銑刀(旋轉刀具)加工平面、溝槽、分齒零件、螺旋形表面等各種曲面,機械製造修理方面都有廣泛應用。接著,為使系統嚴格符合數控銑床要求,再利用 CAD 於軟體層面相應調整。

然而一番操作後,Shane Wighton 發現殘酷的事實:僅圓形軸承還能派得上用場。於是他決定拆解理髮機器人,從 0 到 1 重構元件重構:

此次用到的有機械加工、用光固化印表機 Form 3 的 3D 列印、 車床加工、焊接、雷射切割等等。

建好硬體後,Shane Wighton 開始寫軟體──這也是成功關鍵。

關於如何用南瓜刻萬物,Shane Wighton 覺得只要把紙上圖案刻到南瓜上就好,但要把 2D 轉為 3D 並不簡單。

要解決問題方法只有一個:荷蘭地圖學家 G.Mercator 於 1569 年創立的麥卡托投影法。麥卡托投影法是等角的圓柱形地圖投影法,維基解釋是:

以此投影法繪製的地圖,經緯線於任何位置皆垂直相交,使世界地圖可繪製在一個長方形上。由於可顯示任兩點間的正確方位,航海用途的海圖、航路圖大都以此方式繪製。投影中線型比例尺在圖中任意一點周圍都保持不變,從而可以保持大陸輪廓投影後的角度和形狀不變(即等角);但麥卡托投影會使面積產生變形,極點的比例甚至達到了無窮大。

通俗來講,這是一種在紙上展開球體的方法,我們今天看到的地球平面展開圖就是以麥卡托投影法得到的。

藉助這方法,Shane Wighton 又進行大量研究、推算、更新。

最後機器人對南瓜刻出想要的圖形。比如這顆南瓜燈。

再如 Shane Wighton 妻子的頭,畫風有點詭異。

不少網友都讚歎 Shane Wighton 的創新力和行動力,但如果有人問 Shane Wighton 為什麼費這麼大工夫做小東西,或許可用某微博網友的評論回答:

技術狂人可能會用手機發射訊號到外太空衛星,再由衛星發射訊號回來,只為了控制桌上檯燈的開關,只為了證明:我能做到,i made it!

(本文由 雷鋒網 授權轉載;圖片來源:影片截圖)

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