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任豚NASA工程师耗费两年时间制作了一台多米诺骨牌打印机

古明地雷 2021-08-18 17:57
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不知道大家有没有玩过多米诺骨牌,这种起源自北宋的玩具最早还是被正常用来打牌的。传统的多米诺骨牌包括28个骨牌,点数在0到6点之间,是一种类似扑克和骰子的游戏器材。

 

啊?你确定你说的是多米诺骨牌。

没错,多米诺骨牌是用来打牌的!不是用来团建的时候一堆人坐在那按照地上的线一摆摆半天还要被手贱又爱摆的同事拉满你的血压的!

任豚NASA工程师耗费两年时间制作了一台多米诺骨牌打印机-一机游戏
只能说,多米诺骨牌这种东西,看艺术家摆造型远比自己去摆形状舒服,也许只有专门的多米诺骨牌图形艺术家和冲吉尼斯世界纪录的才会喜欢花好几甚至十几小时在那里一张张摆骨牌吧。

 

告诉你们一个好消息,那其实多米诺骨牌艺术家也不喜欢。

油管三百粉多米诺骨牌youtuber现身说法:

任豚NASA工程师耗费两年时间制作了一台多米诺骨牌打印机-一机游戏
Lily Hevesh是一位投稿量颇多的多米诺骨牌艺术家,她以用自己灵巧的手指整理自制多米诺骨牌来绘制各种图案和创意出名。而她最痛苦的事情就是:一不小心碰倒了自己布置好的多米诺骨牌。

 

“这真不是人受的事。”另一位youtuber马克·罗伯如是评价。

任豚NASA工程师耗费两年时间制作了一台多米诺骨牌打印机-一机游戏
说到马克·罗伯,来头可就大了。这位80后技术宅是前NASA的工程师,参与过“好奇号”火星探测车的开发,并且在youtube拥有1950万的粉丝,堪称科技和创意DIY方向真正的世界顶流。

 

而今天马克来到Lily Hevesh的面前,就是要当她的救世主的!

为什么呢,因为他做了一台多米诺骨牌图案打印机!

任豚NASA工程师耗费两年时间制作了一台多米诺骨牌打印机-一机游戏
说是打印机,可能“全自动多米诺排列机器人这个名字更适合,它是多米诺骨牌绘图玩家的弥赛亚,出现在这里就是要告诉玩骨牌的人,你们有福了!”

 

任豚NASA工程师耗费两年时间制作了一台多米诺骨牌打印机-一机游戏
专用的装填机会用机械臂来给排列机器人进行装填。

 

任豚NASA工程师耗费两年时间制作了一台多米诺骨牌打印机-一机游戏
这些骨牌会按照预设好的间距垂直储存在前部的基座之中。

 

任豚NASA工程师耗费两年时间制作了一台多米诺骨牌打印机-一机游戏
然后只需要一放,一升,300多张多米诺骨牌就这么轻松的排开。

 

任豚NASA工程师耗费两年时间制作了一台多米诺骨牌打印机-一机游戏
只是三轮装填,进度已经已经完全的超过了专业的骨牌排列人员,而且间距完美,整齐划一。

 

这台机器人可以在两小时里排列9000多张多米诺骨牌,并且在实际制作中,可以通过编程来设置各种颜色的位置和比例,就像打印机一样只需要预先设计好图案,然后就看机器人开始表演就行了,解放双手从我做起,再也不用怕设计一时爽,摆牌地上躺了。

任豚NASA工程师耗费两年时间制作了一台多米诺骨牌打印机-一机游戏
你看,他们甚至已经闲情逸致到来绘制《超级马里奥》的标题画面了,而且抬手就是10万块牌级。

 

任豚NASA工程师耗费两年时间制作了一台多米诺骨牌打印机-一机游戏
送牌机将蓝色、橙色、黑色、白色和黄色五种颜色的多米诺骨牌以单独的轨道提升到顶部,随后机械手就会将匹配的骨牌放进排列用的模组里。由自动排列机器人在装载完一个区块的骨牌后,运行到指定的图块区域,放下骨牌进行绘制。整个绘制过程就是在重复这样的一个流程。

 

嗯,脑子已经明白了!

虽然手还没明白,但是这不影响我觉得“就这?工业流水线上的分拣机器人罢了。”

任豚NASA工程师耗费两年时间制作了一台多米诺骨牌打印机-一机游戏
机器又不会手抖,图案是艺术家来负责设计的,本质不就是为这种工业用的分拣机器臂编写一个适用于多米诺骨牌的分拣和放置软件么,有钱我也可以雇个人给我整一个,然后就看着机器人排列骨牌完事了啊,机器人还能碰到骨牌不成。

 

还真能!

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为了不碰倒骨牌,排列机器人必须要有全方向轮和足以驱动的直流电机,来完成流畅的运动。更要有完美的轨迹来保证精密放置多米诺骨牌的同时不会破坏已经排列好的多米诺骨牌。

 

这款机器人的的控制软件由独立于谷歌自动驾驶汽车开发部门的 Waymo 旗下的Alex Baucom负责,并且把整个开发记录分享在了网络上。

不看不知道,这个机器人开发的过程中居然有这么多困难。

马克在19年一次学术演讲时,有人问马克有没有他一直想做但一直没能做的项目。马克说他有一个机器人的想法,可以在一夜之间在体育馆里架起成吨的多米诺骨牌。他曾尝试过一些小型原型,但很遗憾没有成果。

然后马克表示,如果观众中有任何人知道如何做这样的事情,请与他取得联系。

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两个小时候,在谷歌的Alex Baucom,还有两位斯坦福大学机械专业的学生加入了马克的团队。开始了整整两年的开发过程。

 

其中主要挑战就是localization(花哨的机器人术语,意思是“确保机器人知道它在哪里”)。机器人需要将多米诺骨牌放置得足够近,以便它们可以相互撞倒,但又不能太近以至于将已经放置的多米诺骨牌撞倒。

这意味着机器人需要极其准确地知道其位置。这种准确的定位还必须非常可靠,因为即使是一个错误也可能导致机器人将所有多米诺骨牌都推倒。

团队最初的想法之一是尝试使用超声波传感器测量多米诺骨牌相对于机器人的位置,而这项尝试后来因为各种问题而被放弃了。

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更大的问题就是机器人的移动,即使解决了定位问题并且机器人非常精确地知道它的位置,如果它不能正确控制自己的运动,它也无法足够准确地放置多米诺骨牌,甚至撞倒多米诺骨牌。

 

随后他们引入了全向轮,结果又遇到了轮子材料和小型轮子的动力问题。

甚至连行动的速度和轨迹都要专门设计算法来控制,因为他们发现,哪怕不碰到骨牌,只要在旁边走的够快,也有可能因为地面振动导致骨牌倒地。

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恐怖的计算公式,曲线轨迹的迭代方法和函数一看就很头疼。

 

在失败了数百次,开发整整两年后,他们才获得了如今这款能正常运行的全自动多米诺骨牌排列机器人。感兴趣的人可以去baucomrobotics的domino-robot-posts阅读Alex Baucom的开发日志,技术系列和算法讨论都在里面。

有些时候,看起来很简单的东西,背后是一线实操工程师都要折腾很久的技术难题,只能说多米诺不愧是多少人的噩梦,哪怕是机器人都不是那么容易摆它的。

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