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機械社區

標題: 正方體隨意翻轉為什么還能實現自我平衡？ [打印本頁]
作者: 小河HH    時間: 2017-1-4 18:54
標題: 正方體隨意翻轉為什么還能實現自我平衡？
本帖最后由 小河HH 于 2017-1-4 18:56 編輯
9 x. V4 o; z2 m& [
0 S7 I" }4 Y* D; n" M' L, o9 S如果一個正立方體可以隨意翻轉
6 l, H: c, v8 j  j1 N還可以單點站立，并保持自我平衡: f4 v! X+ P9 f+ x0 p
根本推不倒它，是不是感覺好神奇- M( V& l9 `; \# Q1 E6 t
▼) t9 A9 {, B0 `- R
[backcolor=rgba(255, 2

+ |7 V) R& C7 V" Y1 c1 g% U$ v. ]! {瑞士蘇黎世聯邦理工學院（ETH）
" p$ g# p: @" y2 a: F動態系統與控制研究小組
& J9 D# f' n* s創造出一個可以隨意翻轉5 t& [% ?1 P* x/ R) }; ~9 _6 h* E; u
實現高難度自我平衡的! ^) Z2 U: R# m+ D
正方體機器人Cubli
. a4 O3 G4 w8 }▼7 Y& n* w) ?; t; r/ ^4 z5 Y- s0 X1 X
Cubli機器人有三個內置的轉輪
  T5 [- U6 U$ s+ N( x# [: d它們沿著不同的軸調整轉速和角動量( m8 L; W! F- l
從而產生足夠的動力來保持立方體的平衡- o3 U% w3 {/ l2 P# b! c
▼7 x8 M& r1 I$ R) v- j2 ~$ X

- u3 `) ~' O8 u; J3 j2 H- J∞3 Y: c- w  A  F
原理簡單理解為任何物體在旋轉時
: S) f+ v3 g# c: r6 y" X9 m! ^, @  `都會產生一種穩定旋轉軸的效例如陀螺靜置不能站立  u. I) y8 J& P( H' E# {
[ba但一旦轉起來就能立得穩當，而且越快越穩: t8 T; r: x6 D/ i* e
這就是角動量守恒定律的體現  M+ X) y0 e5 a! m" c" w7 q  V

) @- w$ w" g7 u, V
. M: O6 Q* D3 i+ P3 P
∞
1 R' b+ g" w: F. oCubli機器人中& U8 x) [* E  q3 k; P  v0 i
三個垂直表面的法線方向都被飛輪穩定起來0 L- h9 g4 Q* N1 e( b& B
于是在三維空間里獲得了相當的穩定性。
4 O1 ]7 J. [, S$ `  o. L: kCubli機器人主要部件
  P9 n( g; E# a# H, G. ?& L- q8 E反應輪，就是中間那個黃色的大圈圈* K) y' V) n) s0 i8 f" s7 L$ Q0 @  n
▼
6 @, V8 {6 Y% F9 H3 M1 n
8 [) W- U  r, t
∞
+ Z7 R  A# }  e/ g反應輪作用是由電動馬達連接的轉輪/ a, ?1 l4 R7 S8 \$ `
根據不同的旋轉速度向著慣性的反方向轉動
: ?) S  v# b" E3 q, B5 |! w: a從而達到不倒翁的功能——懸停7 M4 l' q% W/ \% E* }
▼
3 B0 q! q. S: |' y* @1 V$ i
( p' [, r( Y+ E9 W# E  G8 A
∞
" @  l/ E7 ~" P9 x- b4 hCubli機器人走動原理：
$ s9 V- @6 T8 ^) F反應輪轉動使Cubli機器人0 P' Z" G5 ?) g1 e+ K2 Q
只有一條邊線與底面接觸8 o& [/ t' }2 {; T' |( `' h
達到單邊平衡的狀態
/ M1 t" n# ~8 B4 ~5 R: @5 S/ Q1 ^接著反應輪旋轉轉動. K& O% m7 K; P% ^! c
使Cubli機器人單點站立平衡- K4 K9 y1 Z$ f. c! b% w, k
這樣就達到了走動的目的. N2 y9 ~3 `" T2 d  w
▼
3 W( ?- f# J8 c& Y. x

8 e8 g( [& B# U( o1 D' k
/ c, c, T4 r  b; M
∞
3 w  R- p" W$ Q4 T4 I) W8 E: F$ tCubli機器人在
1 P! {; \0 w! ?+ e/ [完全不借助外力的情況下自行翻滾* v& J, `7 o; t1 K* _( d
▼/ C" ~5 ?/ _4 w( y
5 {* |4 N6 a7 Q& Y* f; y$ g
∞5 |0 T( ^  d" E( c! q& J
Cubli機器人的工作原理: Y2 ~/ v6 M0 }2 O
麻省理工學院（MIT）的一個研究小組/ b+ H$ W( {' c8 ?
創造出另一種盒子機器人“M-blocks”
7 z) J, V: g1 Y* ~0 I+ i它可以自行重組% Z' U; F) n* u- B" t
[
0 ~: ^& h- B  t/ z1 @+ f+ K' T

" G+ i+ f2 A$ s: q5 ]
M-blocks機器人也是個立方體! t; [$ K, R' I" ?
有磁鐵嵌入在其側面和邊緣" C  I  S# ~, I6 R( ~  |4 Y& ], p  ?
它們不能像Cubli機器人那樣保持高度平衡( ~2 e+ ^+ j, M  M0 ?3 n
但它們可以跳到地上到處走來走去
$ O& ^. Z' o0 X# U# G+ i- O▼
6 ^- r: U' V. \9 N3 n, T1 A" }+ U5 [8 P9 S6 D& o0 l
∞, `3 R/ |5 a5 A. o! J
M-blocks機器人里含有一個飛輪$ L$ V+ j  y7 ?2 E# N- i$ ]
可以達到每分鐘20,000轉的速度2 b" p* ]# A8 B$ t2 i
每個M-blocks機器人2 n0 n( _) U& c9 o7 N
都可以移動、翻轉或進行連跳動作4 O. T0 n# b% @3 K/ h& w, M. p0 d
▼" _$ T1 \$ I% U
0 M: |9 l" s# o3 t! k& _
∞5 }( N& m) D8 l7 P9 t1 F/ S
M-blocks機器人的
. J& Y9 R- _2 ~6 u! k, P; l: W" W每個立方體面包含四對磁鐵
, j! p% x6 x1 U# |0 J# |以幫助M-blocks機器人彼此排列和連接3 O/ c4 n9 Y% j- ]! R5 G8 O  L2 h3 v
并且每個邊緣具有一對滾針形磁鐵- q1 U+ ~' F/ K# n, E8 y
充當M-blocks機器人的樞軸1 X, `2 _- \( y6 I3 K
▼2 W# Y; f; F, K+ e

5 A: V. y! C4 d2 O∞
* w; \; q/ p5 t+ I接下來，研究人員
/ y1 C# m  a8 Z: `: y* U8 J* @希望能夠建立一個可以編程使用的算法
0 o/ L9 T! p: v, O9 X# {而不是手動控制M-blocks機器人, t8 S3 J' O: k$ R6 w8 }+ d8 v3 b
“我們希望數以百計的M-blocks機器人. F4 c2 F, t) R
在地板上隨機分布的，他們要能夠識別對方
% ~7 o8 H2 f: g3 ^8 G5 a凝聚和自動轉變成一個椅子、梯子或桌子等物體 “2 u# u/ X# V5 k8 F, K9 C
▼
. {! b6 A! c$ ~7 _: _
4 O( D( T0 W9 n# _. s' Z
0 p& m0 c8 ?3 {  A8 g

3 _& y  k9 i- |" S. a- S" D& |6 V% y7 V$ _# O0 t2 `, C  B
作者: 韓寒11    時間: 2017-1-4 20:06
未來就發展為《超能陸戰隊》里的那種膠囊機器人，可以隨意組合
作者: wx_g749GucH    時間: 2017-1-4 20:36
機器人時代正在來臨
作者: wx_g749GucH    時間: 2017-1-4 20:37
到時候會出現   機器人 高達  機甲戰隊
作者: 小河HH    時間: 2017-1-4 22:37
韓寒11 發表于 2017-1-4 20:068 u& u1 m: p% R( a! `
未來就發展為《超能陸戰隊》里的那種膠囊機器人，可以隨意組合
$ A' v& `$ k( S" T0 B0 g* I* y& K
早晚會出現的。
) o% e' ]& @$ B8 k, S
作者: 小河HH    時間: 2017-1-4 22:38
wx_g749GucH 發表于 2017-1-4 20:37; ^- h8 ^; r/ k$ Q# M
到時候會出現   機器人 高達  機甲戰隊
0 J1 }( f2 A! @
還有一種可能，就是機器人統治人類。
% E  {% ~9 `: Y% ]: j
作者: wx_g749GucH    時間: 2017-1-5 08:09
小河HH 發表于 2017-1-4 22:38
. Y& ~" G; W4 K, X1 T, {還有一種可能，就是機器人統治人類。
3 [3 u  M) t' `
霍金 好像就說過，人類正在滅亡，然后外星人入侵地球
作者: 鋼鐵大機人    時間: 2017-1-5 17:36
或許在外星文明開來我們就是蟲子
作者: 小河HH    時間: 2017-1-5 17:57
鋼鐵大機人 發表于 2017-1-5 17:36
6 G" o5 f. u8 c) H+ y或許在外星文明開來我們就是蟲子
8 {! V% C6 U) Y4 u" \
其實沒有本質區別，對於對方都是不同的物種。5 ~" l2 J, @) X; V: ~9 e




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