您知道嗎？迪斯尼公司的業(yè)務(wù)其實(shí)不止是拍攝電影和向孩子們出售玩具。他們還有一個(gè)非?；钴S的研究部門，專門研究可以用于整個(gè)迪斯尼帝國的應(yīng)用技術(shù)。而且，他們在大量研究項(xiàng)目中積極地使用3D打印技術(shù)幫助把迪斯尼的數(shù)字影像內(nèi)容轉(zhuǎn)換為現(xiàn)實(shí)的機(jī)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(xiàng)非常有趣的技術(shù)創(chuàng)新：他們開發(fā)出了一種方法使您不需要繁瑣的CAD設(shè)計(jì)即可生成可3D打印的機(jī)器人。

迪斯尼的科學(xué)家們在一篇名為《3D打印機(jī)器人生物的交互設(shè)計(jì)（Interactive Design of 3D-Printable Robotic Creatures）》的論文中詳細(xì)介紹了他們的研究成果。

該解決方案實(shí)際上是一套軟件，科學(xué)家們已經(jīng)開發(fā)出了一種設(shè)計(jì)工具（尚未命名），可以自動(dòng)化繁瑣的部件設(shè)計(jì)過程，而且不會(huì)影響用戶對于產(chǎn)品形態(tài)、比例、步態(tài)和甚至運(yùn)動(dòng)功能的定制化要求。它會(huì)讓您忘掉困難的算法，只是通過試錯(cuò)來設(shè)定機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)——比如當(dāng)您的機(jī)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(diào)的運(yùn)行。”研究人員們說，這種情況使用傳統(tǒng)的方法是一個(gè)很復(fù)雜的過程，但他們的工具似乎能夠獨(dú)立處理這些，用戶只需難以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)動(dòng)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(shí)時(shí)向用戶提供關(guān)于如何編程使機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)所希望動(dòng)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(jī)器人最初的骨骼結(jié)構(gòu)，它是通過典型的骨骼層次結(jié)構(gòu)來定義的，并且可以通過接頭來連接。“系統(tǒng)會(huì)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(dá)在每個(gè)關(guān)節(jié)的位置。”迪斯尼設(shè)計(jì)師說。“用戶可以在任何時(shí)候自由編輯機(jī)器人的結(jié)構(gòu)、增加或移除馬達(dá)，改變設(shè)計(jì)的外形，或者調(diào)整馬達(dá)的位置或方向等。”

用戶任何影響運(yùn)動(dòng)的選擇（例如腿數(shù)目）都可以在屏幕中的模擬運(yùn)動(dòng)中表現(xiàn)出來，使其能夠檢測設(shè)計(jì)改變的效果。“尤其是，用戶可以改變其腿部站立和擺動(dòng)的持續(xù)時(shí)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(shí)反饋使得用戶可以以交互的方式調(diào)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(huì)自動(dòng)計(jì)算出其余的部分。研究人員在此過程中使用了該領(lǐng)域機(jī)器人的優(yōu)化模型（簡化的動(dòng)力學(xué)模型），而這些也經(jīng)常會(huì)在模型預(yù)測控制（MPC）中使用。

一旦迭代設(shè)計(jì)完成，該工具隨后會(huì)生成機(jī)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(huì)從帶伺服電機(jī)的CAD模型開始，就像插圖（見下文）那樣進(jìn)行可視化。在預(yù)處理步驟中我們會(huì)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(jī)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(gè)神奇的系統(tǒng)，它可以使得普通的機(jī)器人愛好者一步邁入精英級(jí)機(jī)器人技術(shù)工程師的行列，設(shè)計(jì)制造出各種具有專業(yè)水準(zhǔn)的機(jī)器人。不過該系統(tǒng)距離真正的市場化應(yīng)用還有一段距離，迪斯尼團(tuán)隊(duì)目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，并非說有的機(jī)器人都能夠自動(dòng)生成和3D打印。但是他們認(rèn)為，這個(gè)工具會(huì)啟發(fā)更多的普通人通過互動(dòng)的方式探索機(jī)器人設(shè)計(jì)。