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硬核!用数控机床+3D 打印,油管「手工耿」DIY 了刻南瓜机器人

作者:付静
2020/11/04 18:17

YouTube 上奇人不少,比如一位致力于用 3D 打印、等离子切割、点焊、数控机床等硬核技术造点新奇小玩意儿的 Shane Wighton。

在今年 3 月 4 日刚刚注册油管账号成为一名博主后不久,Shane Wighton 就凭借一条时长 21 分 06 秒的视频轻松获得了 502 万次观看。

视频中,小哥借助蒙特卡罗法暴力求解,设计了一款号称百发百中的曲面篮板。

硬核!用数控机床+3D 打印,油管「手工耿」DIY 了刻南瓜机器人

今年 5 月,Shane Wighton 又脑洞大开,设计了一块能实时识别出球方向和速度、立即调整角度、保证进球的平面篮板。

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的确看上去更加智能了!

就在网友们大呼 NBA 要大结局了的时候,小米集团副总裁、技术委员会主席崔宝秋也表示:

为什么不再硬核一点,通过视觉识别技术+传动装置,让篮筐上下移动并自动调整角度,使每个投篮都变成空心球?

这周,油管网友们盼星星盼月亮,终于蹲到了 Shane Wighton 的「万圣节特辑」:利用机器人,在南瓜上实现精细雕刻。

先来感受一下。

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自制机器人让 Tony 下岗

这款会刻南瓜的机器人,灵感实际上来自于一款剪发机器人。

7 月,作为名副其实的「外国手工耿」,Shane Wighton 通过硬核 DIY 进军美发行业。

首先,选择自己最心仪的一款发型,点击 Enter。

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接下来只需钻进机器中,接受机械臂的 360 度旋转式修剪,就可以重新变回精神小伙了。

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不仅如此,剪发过程中机器人还会和顾客尬聊几句,只聊天气不聊办卡,用户体验可以说是满分了。

硬件上,这款机器人的主要部分是一个五轴数控机床,外加 4 个控制电机的大型驱动器、与计算机相连的微控制器、一台通过面部识别和深度数据找到人头确切位置的英特尔 Realsence 深度相机。

这一过程中,小哥也是再次拿出了看家本领,比如等离子切割、点焊、3D 打印等技术。

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软件方面,采用 3D 建模,以便机器人更好地理解顾客的头型、发型、不同区域头发的长短差异等。

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看上去好像并不复杂,但 Shane Wighton 的确考虑了很多细节。

比如,理发师在剪头发前要先用梳子分出一缕头发,小哥起初打算借助摄像头进行观察,设计一个类似的装置(如下图)。

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但最终,他颇具创新的点子是:用类似吸尘器一样的软管把头发吸起来进行修剪。

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只会抓取、修剪头发自然是不够的,Shane Wighton 还有一些巧思:

机器人硬核刻南瓜

有了 DIY 理发机器人的经验,Shane Wighton 赶在万圣节给大家表演了一出刻南瓜。

关于为什么要用机器人刻南瓜,视频一开始小哥就做了解释:

大家都说我很幸运,机器人没戳烂我的脸。于是我在想,把脑瓜换成南瓜,用机器人来戳一戳,是怎样的一种体验?

为了实现心中的疑惑,Shane Wighton 打算对理发机器人进行改造。在他的设想中,万物皆可用南瓜雕刻出来。比如......妻子瞪自己的样子。

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起初,他的想法是:把理发机器人的「剪刀手」卸了下来,换成了一个铣床主轴。

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这里解释一下,铣床是机床的一种,主要是通过铣刀(一种旋转刀具)对工件的平面、沟槽、分齿零件、螺旋形表面等各种曲面进行加工,在机械的制造、修理上有广泛的应用。

接着,为使系统严格符合数控铣床的要求,再利用 CAD 在软件方面进行相应的调整。

然而一番操作后,Shane Wighton 发现了一个残酷的事实:仅有圆形轴承还能派的上用场。

于是他决定拆解理发机器人,从 0 到 1 进行元件重构。

他表示:

此次用到的有机械加工、用光固化打印机 Form 3 进行的 3D 打印、 车床加工、焊接、激光切割等等。

硬核!用数控机床+3D 打印,油管「手工耿」DIY 了刻南瓜机器人

建立好硬件后,小哥开始写软件——这也是成功的关键。

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关于如何用南瓜刻万物,小哥觉得只要把一张纸上的图案映射到南瓜上就好,但要把 2D 转换为 3D 并非如此简单。

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要解决这个问题,方法只有一个:荷兰地图学家 G.Mercator 于 1569 年创立的墨卡托投影。

墨卡托投影是一种正轴等角圆柱投影,百度对其的解释是:

假想一个与地轴方向一致的圆柱切或割于地球,按等角条件,将经纬网投影到圆柱面上,将圆柱面展为平面后,即得本投影。

通俗来讲,这是一种在纸上展开球体的方法,我们今天看到的地球的平面展开图就是以这种投影得来的。

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借助这一思路,Shane Wighton 又进行了大量的研究、推算、迭代。

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最终,机器人在南瓜上刻出了想要的图形。比如这样的南瓜灯。

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再比如 Shane Wighton 妻子的头,画风有点诡异......

硬核!用数控机床+3D 打印,油管「手工耿」DIY 了刻南瓜机器人

其实,不少网友都在赞叹小哥的创新力和行动力,但如果有人问 Shane Wighton 为什么要费这么大工夫制造这些小玩意儿,或许可以用一位微博网友的评论来回答:

技术大牛们可能会用手机发射信号到外太空的卫星,再由卫星发射信号回来,只为了控制桌面上一盏台灯的开关。而这只是为了证明:我能做到,i made it!

引用来源:

https://www.youtube.com/c/StuffMadeHere/featured

https://www.leiphone.com/news/202005/8OmelwUCRjtpknOo.html

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