生于三界之外 不在六道之中——参数化与机器人篇

作者: Scott.Xu

以往我们受到设计、加工等方面的制约,建筑的样式大部分都是规规矩矩的方形体块。但是总有一群人,对那些约定俗成的事务说不;面对世界的条条框框,用想象与技术带来一个领域的颠覆。将一个个超乎人们想象的奇异身姿展现在世人面前,仿佛是来自异世界的穿越之物。

生于三界之外 不在六道之中——参数化与机器人篇-BIMBANK

之前我们聊了参数化、算法设计、遗传算法、衍生式设计等等,大多是设计方面的技术革新,在这个基础上,我们再聊一聊从虚拟到现实的整个流程,以及机器人在其中扮演的角色。

参数化

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让我们从简单的几何图形开始,在空间中,经过拉伸、旋转、变形和细分,形成一个崭新的形体。

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基于形体之上的,就是构成形体肌理的变化,是几何,是数学,也是一种生长着、和谐着的肌理,伴随着数字的变化,肌理也在不断的生长,碰撞。理论上来说,手工也能绘制出这种参数化形体和造型,但是在计算机强大的运算能力面前,这种造型的生成成本极大地被降低了,而且这种形体往往超出人类形象力,提供了强烈的视觉刺激。

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无论是用几何运算、集群、分形还是其他的生成机制,都是这种由工具引发的质变。但是在把玩这种参数化工具的过程中,更多时候需要人为进行美感和变化的考究,而非单纯的依赖计算机的视觉刺激。

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机器人

接下来,我们就来讲讲机器人,如今,机器人这个词汇越来越多的出现在人们的视野之中。现在经常会听到所谓的四轴机器人、六轴机器人还有七轴工业机器人,那所谓的轴数,到底是什么呢?一般来说轴数代表了相应的自由度数量:

三轴机器人就是可以在X\Y\Z方向上移动,但是无法转动,主要用于搬运;

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四轴机器人,可以沿着x,y,z轴进行转动,与三轴机器人不同的是,它具有一个独立运动的第四轴;

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五轴是许多工业机器人的配置,这些机器人可以通过x,y,z三个空间轴进行转动,同时可以依靠基座上的轴实现转身的动作,以及手部可以灵活转动的轴,增加了其灵活性;

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六轴机器人可以穿过x,y,z轴,同时每个轴可以独立转动,与五轴机器人的最大区别就是,多了一个可以自由转动的轴。

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但是,机器人到七轴似乎就是极限了,并没有听过八轴以上的机器人,这首先要看一下为什么会开发七轴,当然,原因很简单,六轴不够用了。众所周知,一般六轴机械臂的一个末端姿态会对应几组不同的逆解。但是,这几组逆解在构形空间内是离散分布的,一般情况下无法在保证末端位姿的情况下从一组逆解变换到另一组逆解:

简单来说,六轴有些动作是做不到的,而只有七轴多出来的自由度可以实现。比如说七轴机器人可以做到末端不动,手臂姿态变化,而六轴就无法实现。

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对于为什么不做八轴、九轴机械臂,答案也很简单,七轴大部分情况下已经够用了,增加关节只会降低整个机构的刚度。简言之,七轴机械臂是兼顾柔性与刚度的一种构型。巧的是,人的手臂也是七个自由度的。

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参数化+机器人

七轴机器人有一个机器手臂在指令的作用下,通过线切割,将模具切割下。

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而后,再带着3D打印将肌理完美的刻印下。

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最后,让我们一起瞻仰扎婶(扎哈)作品的完整版本。

下期预告

《生于三界之外,不在六道之中——AIOT篇》

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