3D打印助力迪斯尼開發(fā)機械玩具制作軟件

不知道大家會不會也和小編一樣，時不時的懷念小時候玩過的那些需要上發(fā)條或者需要手動的機械青蛙、鴨子和汽車之類的玩具。而這些機械玩具的驅(qū)動裝置就是一系列大大小小的齒輪和繩線。過去設計一整套的機械傳動系統(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)用戶也能設計和制作機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立的研究實驗室，與蘇黎世聯(lián)邦理工學院和麻省理工大學實驗室的研究人員們合作開發(fā)的。軟件工具分為兩套。
第1套是用來設計和優(yōu)化鉸接式（用齒輪驅(qū)動的）機械玩具的，比如跳舞的鐘表、騰躍的馬和各種不斷做重復動作的玩具。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械促動點，并為這些點的運動軌跡做一個初步的設想（在軟件中畫一組曲線來表示）。這時候，軟件就將根據(jù)用戶制定的促動點和點的運動曲線計算出能夠讓玩具做出目標動作的最佳機械組裝系統(tǒng)及相關的設置，軟件還將以動畫的形式來模擬這些動作來讓用戶能夠?qū)ν婢叩膭幼鬟M行優(yōu)化。

第2套是用來設計那些沒有清晰（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形狀、一些運動點，然后軟件工具就能夠根據(jù)用戶的需要制定一組機械調(diào)節(jié)器，并自動決定它們大概的位置，然后再對它們進行設計優(yōu)化，找出實現(xiàn)用戶制定形變所需的最佳機械套件，各類繩線、鉚釘和定位夾等等。


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

迪斯尼的科學家Bernd Bickel說：“我們相信我們的方法（開發(fā)的軟件）是靠近真實世界的玩具實物的一個重要一步，” “現(xiàn)在，我們將用更多更廣泛的材料來制作這些玩具，設計活動更加自由的促動系統(tǒng)，使更復雜的結(jié)構(gòu)和運動能夠自動實現(xiàn)。”