3D打印助力迪斯尼開發(fā)機(jī)械玩具制作軟件

不知道大家會(huì)不會(huì)也和小編一樣，時(shí)不時(shí)的懷念小時(shí)候玩過的那些需要上發(fā)條或者需要手動(dòng)的機(jī)械青蛙、鴨子和汽車之類的玩具。而這些機(jī)械玩具的驅(qū)動(dòng)裝置就是一系列大大小小的齒輪和繩線。過去設(shè)計(jì)一整套的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)往往需要專業(yè)的工程技能，但是迪斯尼（Disney）公司的研發(fā)人員們最近借助3D打印科技，開發(fā)了一些讓非專業(yè)用戶也能設(shè)計(jì)和制作機(jī)械玩具的軟件工具包。
這款軟件是由迪斯尼公司在瑞士蘇黎世和美國波士頓設(shè)立的研究實(shí)驗(yàn)室，與蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院和麻省理工大學(xué)實(shí)驗(yàn)室的研究人員們合作開發(fā)的。軟件工具分為兩套。
第1套是用來設(shè)計(jì)和優(yōu)化鉸接式（用齒輪驅(qū)動(dòng)的）機(jī)械玩具的，比如跳舞的鐘表、騰躍的馬和各種不斷做重復(fù)動(dòng)作的玩具。用戶只需將鉸接式玩具的造型輸入到軟件，在這些造型上指定一些機(jī)械促動(dòng)點(diǎn)，并為這些點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡做一個(gè)初步的設(shè)想（在軟件中畫一組曲線來表示）。這時(shí)候，軟件就將根據(jù)用戶制定的促動(dòng)點(diǎn)和點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)曲線計(jì)算出能夠讓玩具做出目標(biāo)動(dòng)作的最佳機(jī)械組裝系統(tǒng)及相關(guān)的設(shè)置，軟件還將以動(dòng)畫的形式來模擬這些動(dòng)作來讓用戶能夠?qū)ν婢叩膭?dòng)作進(jìn)行優(yōu)化。

第2套是用來設(shè)計(jì)那些沒有清晰（鉸接式）外形的變形玩具的，比如有彈性可變形的膠質(zhì)怪物、植物和搖動(dòng)的建筑物等等。用戶需要將變形玩具的造型輸入到軟件，在這些造型上指定一些變形的目標(biāo)形狀、一些運(yùn)動(dòng)點(diǎn)，然后軟件工具就能夠根據(jù)用戶的需要制定一組機(jī)械調(diào)節(jié)器，并自動(dòng)決定它們大概的位置，然后再對(duì)它們進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，找出實(shí)現(xiàn)用戶制定形變所需的最佳機(jī)械套件，各類繩線、鉚釘和定位夾等等。


為了驗(yàn)證軟件的實(shí)用性，研究人員們總共設(shè)計(jì)了10種動(dòng)畫玩具并用3D打印生產(chǎn)了其中7種來展示他們軟件的多能性。每種設(shè)計(jì)所耗時(shí)間都不超過半小時(shí)。瑞士蘇黎世的迪斯尼研究院的科學(xué)家Stelian Coros說：“（雖然）我們的玩具目前只限于循環(huán)運(yùn)動(dòng)” “不過，我們的研究將我們向能夠快速設(shè)計(jì)和生產(chǎn)那些能夠感受環(huán)境并與之互動(dòng)，從而完成復(fù)雜任務(wù)的定制機(jī)器人又近了一步�！�
迪斯尼公司表示，軟件第3階段的開發(fā)實(shí)現(xiàn)了根據(jù)玩具自身特性自動(dòng)分配堅(jiān)固和柔軟材料來實(shí)現(xiàn)所需形變，同時(shí)保持玩具的整體外形不受影響。柔軟的材料被自動(dòng)分配所需位置，比如關(guān)節(jié)附近；而堅(jiān)固的材料則將自動(dòng)分配用于四肢。這一階段是三個(gè)階段中計(jì)算耗時(shí)最久的，但被證明為最強(qiáng)大。

迪斯尼的科學(xué)家Bernd Bickel說：“我們相信我們的方法（開發(fā)的軟件）是靠近真實(shí)世界的玩具實(shí)物的一個(gè)重要一步，” “現(xiàn)在，我們將用更多更廣泛的材料來制作這些玩具，設(shè)計(jì)活動(dòng)更加自由的促動(dòng)系統(tǒng)，使更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)�！�