机械自平衡,这黑科技简直无敌!

假设一个正立方体可以随意翻转,还可以单点站立,并坚持自我平衡,根本推不倒它,是不是觉得好神奇!。

假设一个正立方体可以随意翻转,还可以单点站立,并坚持自我平衡,根本推不倒它,是不是觉得好神奇!

▲正方体机器人cubli

瑞士苏黎世联邦理工学院(eth)动态系统与控制研讨小组创造出一个可以随意翻转,完成高难度自我平衡的正方体机器人cubli。该机器人的边长大约6英寸(约15厘米),它可以经过不时翻转自己走动;还可以单边、单点站立平衡在平面以及斜面上。

▲触碰它时,会自动调整平衡姿态

cubli机器人有三个内置的转轮,它们沿着不同的轴调整转速和角动量,从而产生足够的动力来坚持立方体的平衡。

原理简单理解为任何物体在旋转时,都会产生一种稳定旋转轴的效果,例如陀螺静置不能站立,但一旦转起来就能立得稳妥,而且越快越稳——这就是角动量守恒定律的表现。cubli机器人中,三个垂直表面的法线方向都被飞轮稳定起来,于是在三维空间里获得了相当的稳定性。

▲cubli机器人(来源:eth zurich)

cubli机器人主要部件:反响轮,就是中间那个黄色的大圈圈。

▲cubli机器人(来源:eth zurich)

反响轮作用是由电动马达衔接的转轮,根据不同的旋转速度向着惯性的反方向转动,从而抵达不倒翁的功用——悬停。

cubli机器人走动原理:反响轮转动使cubli机器人只需一条边线与底面接触,抵达单边平衡的状态,接着反响轮旋转转动,使cubli机器人单点站立平衡,这样就抵达了走动的目的。

▲cubli“走动”(来源:eth zurich)

▲cubli机器人“走动”演示

cubli机器人在完好不借助外力的情况下自行翻腾!

麻省理工学院(mit)的一个研讨小组创造出另一种盒子机器人“m-blocks”,它可以自行重组。

▲mit自我组装的m-blocks机器人

m-blocks机器人也是个立方体,有磁铁嵌入在其侧面和边缘,它们不能像cubli机器人那样坚持高度平衡,但它们可以跳到地上四处走来走去。

▲mit自我组装的m-blocks机器人

m-blocks机器人里含有一个飞轮,可以抵达每分钟20,000转的速度,每个m-blocks机器人都可以移动、翻转或中止连跳动作。

m-blocks机器人的每个立方面子包含四对磁铁,以辅佐m-blocks机器人彼此排列和衔接,并且每个边缘具有一对滚针形磁铁,充任m-blocks机器人的枢轴。

▲m-blocks机器人

接下来,研讨人员希望能够树立一个可以编程运用的算法,而不是手动控制m-blocks机器人。 “我们希望数以百计的m-blocks机器人,在地板上随机分布的,他们要能够识别对方,凝聚和自动转变成一个椅子、梯子或桌子等物体 “。

德国牛人也设计了一个平衡装置,不只可以自动把铁球移动到中心位置,还能经过手动操控,自由定位铁球的位置。

平衡算法和机械组装必需求一定程度上的圆满精准别离才干有如此效果,所以不得不信服德国人的精深制造技术!

▲平板上放置一个钢球

恣意推进钢球都可以平衡

▲将钢球拖到平板一角

松手后钢球回到中心平衡位置

▲将钢球扔到平板上

马上停到平衡位置

▲这个平衡装置可以遥控控制面板的起伏角度

▲无论面板角度如何改动

最终钢球都会停到平衡的位置