孫啟澎

（威海市第二中學(xué)，威海 264200）

3D打印的思想起源于19世紀(jì)末的美國(guó)，并在20世紀(jì)80年代得到了發(fā)展和普及。三維打印是科學(xué)技術(shù)融合模型中最新的高維數(shù)據(jù)之一。其技術(shù)原理是一種累積制造技術(shù)，即快速成形技術(shù)的一種機(jī)器，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，將數(shù)據(jù)和原料輸入其中，再將其逐層疊加，構(gòu)造立體模型，其相較于傳統(tǒng)打印，他并不是平面構(gòu)造而是一種立體空間構(gòu)型，其材料多種多樣，運(yùn)用塑料，陶泥，特殊蠟材、粉末狀金屬等可粘合材料，通過(guò)打印一層層的粘合材料來(lái)制造三維的物體。

1 3D打印機(jī)器人的實(shí)現(xiàn)步驟

1.1 croe4.0設(shè)計(jì)

（1）設(shè)計(jì)舵機(jī)，主板，拓展版及超聲波傳感器，先利用游標(biāo)卡尺進(jìn)行精確測(cè)量得出零件尺寸，再進(jìn)行分析規(guī)劃零件尺寸是否符合最后組裝要求，利用croe4.0拉伸，旋轉(zhuǎn)等功能設(shè)計(jì)出零件外形。（2）設(shè)計(jì)Otto機(jī)器人頭部外殼，構(gòu)思機(jī)器人內(nèi)部構(gòu)造設(shè)計(jì)出組裝草圖，進(jìn)行空間規(guī)劃，使各個(gè)零件能正常運(yùn)作。利用croe分析中的測(cè)量測(cè)量已建好個(gè)零件尺寸使機(jī)器人殼內(nèi)構(gòu)造更精確，利用拉伸，旋轉(zhuǎn)，鏡像，陣列等功能建立機(jī)器人頭殼的三維模型。（3）設(shè)計(jì)機(jī)器人腿及腳的三維模型，進(jìn)行進(jìn)一步裝飾。

1.2 croe.4.0組裝

組裝機(jī)器人內(nèi)部結(jié)構(gòu)，打開(kāi)已設(shè)計(jì)好的零件及頭部的prt.文件。利用組裝中重合，平行，距離等操作使零件裝入機(jī)器人頭內(nèi)部，若未能完全約束則進(jìn)行細(xì)微調(diào)整。將腿部和腳部的舵機(jī)和舵機(jī)頭進(jìn)行裝配。

1.3 croe4.0進(jìn)行仿生模擬運(yùn)動(dòng)

打開(kāi)裝配文件asm.將裝配好的舵機(jī)定義為銷，選定腿部舵機(jī)頭的軸和舵機(jī)的軸再通過(guò)平移使二者對(duì)其選定旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行零度角設(shè)定，旋轉(zhuǎn)范圍0-180再選定腿部舵機(jī)和舵機(jī)頭進(jìn)行相同設(shè)定。在應(yīng)用程序中選定機(jī)構(gòu)，設(shè)定伺服電機(jī)，進(jìn)行角速度或若干角位置的設(shè)定，在分析中進(jìn)行調(diào)配使機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。

1.4 打印模型

經(jīng)以上三步確認(rèn)無(wú)誤后進(jìn)行打印，將prt.格式文件保存為stl.格式文件利用kisslicer軟件進(jìn)行切片分析，調(diào)整坐標(biāo)系機(jī)器溫度及打印速度。經(jīng)Slice后save保存至3D打印機(jī)中的SD卡中，利用打印機(jī)打印文件。

1.5 組裝模型

打印完成后將模型取出，將已有零件裝入機(jī)器人內(nèi)部。將主板插入拓展板中，利用接線使其余各部件與拓展版相連，依照裝配好的模型進(jìn)行組裝。

1.6 編程

打開(kāi)Arduino，從工具欄中選取相應(yīng)模板，確認(rèn)端口連接無(wú)誤后進(jìn)行舵機(jī)角位置的設(shè)定，連續(xù)多個(gè)角位置以及一定的延遲時(shí)間即可完成運(yùn)動(dòng)。

2 對(duì)機(jī)器人發(fā)展的思考

經(jīng)過(guò)上述步驟，3D打印機(jī)器人就完成了。對(duì)于機(jī)器人未來(lái)的發(fā)展我認(rèn)為可以分以下幾點(diǎn)：

2.1 語(yǔ)言功能的完善

眾所周知，語(yǔ)言是社會(huì)中不可或缺的一種智能，它可以表達(dá)出情感也可以傳遞信息，對(duì)于未來(lái)機(jī)器人的發(fā)展其語(yǔ)言固然重要。像現(xiàn)在的天貓智能音箱就是個(gè)很好的典范，他要學(xué)會(huì)多國(guó)語(yǔ)言，還要能和人做出復(fù)雜的交流對(duì)話，表達(dá)自己所想，這才能算上基本成功。

2.2 各種動(dòng)作的完美化

相較于語(yǔ)言的感知，動(dòng)作更加直觀，現(xiàn)在的許多機(jī)器人動(dòng)作都略顯僵硬，我覺(jué)得未來(lái)的機(jī)器人可以像人一樣具有類似肌肉和關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)體系來(lái)完善動(dòng)作，甚至可以做出電影中一些高能的武打動(dòng)作。

2.3 外形越來(lái)越酷似人類

機(jī)器人的外形越來(lái)越酷似人類這毋庸置疑，《機(jī)器人總動(dòng)員中》可愛(ài)的兩個(gè)機(jī)器人到《終結(jié)者》中外形炫酷的人形機(jī)器人這樣的轉(zhuǎn)變也是科學(xué)家們不斷追求的理想結(jié)果?？茖W(xué)家們正一步一步用多種材料來(lái)代替人的肌肉，骨骼，毛發(fā)?，F(xiàn)在已經(jīng)成功用3D打印技術(shù)打印出人造心臟，伴隨科學(xué)家們的努力，以后可能分辨不出走在你旁邊的是人還是機(jī)器人。

2.4 思維能力越來(lái)越強(qiáng)

超能陸戰(zhàn)隊(duì)中的大白就是一個(gè)典范，他可以說(shuō)是具備了人的感情和思維，它可以讀懂人的心。具備思想，這也正是機(jī)器人發(fā)展的重要階段。人與動(dòng)物最大的區(qū)別在于人有意識(shí)，能夠思考。機(jī)器人未來(lái)的發(fā)展若想突飛猛進(jìn)，思考是必不可少的。這將會(huì)是一項(xiàng)非常艱巨的工程，用代碼來(lái)寫(xiě)出思維其難度可想而知。我認(rèn)為可以通過(guò)人腦來(lái)幫助機(jī)器人思考，人在思考時(shí)，腦電波的變化可以充分利用起來(lái)，機(jī)器人會(huì)解讀人的想法，來(lái)做出應(yīng)答，這未必不可一試。

2.5 具備越來(lái)越多樣化功能

相信變形金剛的形象已經(jīng)深入人心，這種多功能機(jī)器人可以自由變形，可以裝備武器，還可以與人溝通，和人類并肩作戰(zhàn)這是多少人兒時(shí)的夢(mèng)醒。現(xiàn)在一些國(guó)外愛(ài)車人士已經(jīng)將汽車改裝成變形金剛，只不過(guò)變形需要很長(zhǎng)時(shí)間?；赝F(xiàn)在，我們已經(jīng)有掃地機(jī)器人，智能音箱，做飯機(jī)器人，機(jī)器狗，以及軍事機(jī)器人，納米機(jī)器人。放眼未來(lái)，機(jī)器人的功能肯定更加多種多樣，變形金剛的夢(mèng)想也將變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

3 結(jié)論及建議

隨著高新技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人已經(jīng)大量涌現(xiàn)。在日常生活中，機(jī)器人也漸漸成為不可或缺的一部分。其類型多種多樣，可以按形式，智能程度，移動(dòng)性，結(jié)構(gòu)等諸多標(biāo)準(zhǔn)來(lái)分類。有的機(jī)器人甚至可以用來(lái)科研考察，一些發(fā)達(dá)國(guó)家也相繼研制出軍事機(jī)器人。相信在不久的將來(lái)機(jī)器人能取得質(zhì)的飛躍。