浅谈3D打印Otto机器人及其编程及未来发展前景

2018-03-21孙启澎

数字通信世界 2018年11期

孙启澎

（威海市第二中学，威海 264200）

3D打印的思想起源于19世纪末的美国，并在20世纪80年代得到了发展和普及。三维打印是科学技术融合模型中最新的高维数据之一。其技术原理是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种以数字模型文件为基础，将数据和原料输入其中，再将其逐层叠加，构造立体模型，其相较于传统打印，他并不是平面构造而是一种立体空间构型，其材料多种多样，运用塑料，陶泥，特殊蜡材、粉末状金属等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。

1 3D打印机器人的实现步骤

1.1 croe4.0设计

（1）设计舵机，主板，拓展版及超声波传感器，先利用游标卡尺进行精确测量得出零件尺寸，再进行分析规划零件尺寸是否符合最后组装要求，利用croe4.0拉伸，旋转等功能设计出零件外形。（2）设计Otto机器人头部外壳，构思机器人内部构造设计出组装草图，进行空间规划，使各个零件能正常运作。利用croe分析中的测量测量已建好个零件尺寸使机器人壳内构造更精确，利用拉伸，旋转，镜像，阵列等功能建立机器人头壳的三维模型。（3）设计机器人腿及脚的三维模型，进行进一步装饰。

1.2 croe.4.0组装

组装机器人内部结构，打开已设计好的零件及头部的prt.文件。利用组装中重合，平行，距离等操作使零件装入机器人头内部，若未能完全约束则进行细微调整。将腿部和脚部的舵机和舵机头进行装配。

1.3 croe4.0进行仿生模拟运动

打开装配文件asm.将装配好的舵机定义为销，选定腿部舵机头的轴和舵机的轴再通过平移使二者对其选定旋转轴进行零度角设定，旋转范围0-180再选定腿部舵机和舵机头进行相同设定。在应用程序中选定机构，设定伺服电机，进行角速度或若干角位置的设定，在分析中进行调配使机器人进行运动。

1.4 打印模型

经以上三步确认无误后进行打印，将prt.格式文件保存为stl.格式文件利用kisslicer软件进行切片分析，调整坐标系机器温度及打印速度。经Slice后save保存至3D打印机中的SD卡中，利用打印机打印文件。

1.5 组装模型

打印完成后将模型取出，将已有零件装入机器人内部。将主板插入拓展板中，利用接线使其余各部件与拓展版相连，依照装配好的模型进行组装。

1.6 编程

打开Arduino，从工具栏中选取相应模板，确认端口连接无误后进行舵机角位置的设定，连续多个角位置以及一定的延迟时间即可完成运动。

2 对机器人发展的思考

经过上述步骤，3D打印机器人就完成了。对于机器人未来的发展我认为可以分以下几点：

2.1 语言功能的完善

众所周知，语言是社会中不可或缺的一种智能，它可以表达出情感也可以传递信息，对于未来机器人的发展其语言固然重要。像现在的天猫智能音箱就是个很好的典范，他要学会多国语言，还要能和人做出复杂的交流对话，表达自己所想，这才能算上基本成功。

2.2 各种动作的完美化

相较于语言的感知，动作更加直观，现在的许多机器人动作都略显僵硬，我觉得未来的机器人可以像人一样具有类似肌肉和关节的运动体系来完善动作，甚至可以做出电影中一些高能的武打动作。

2.3 外形越来越酷似人类

机器人的外形越来越酷似人类这毋庸置疑，《机器人总动员中》可爱的两个机器人到《终结者》中外形炫酷的人形机器人这样的转变也是科学家们不断追求的理想结果。科学家们正一步一步用多种材料来代替人的肌肉，骨骼，毛发。现在已经成功用3D打印技术打印出人造心脏，伴随科学家们的努力，以后可能分辨不出走在你旁边的是人还是机器人。

2.4 思维能力越来越强

超能陆战队中的大白就是一个典范，他可以说是具备了人的感情和思维，它可以读懂人的心。具备思想，这也正是机器人发展的重要阶段。人与动物最大的区别在于人有意识，能够思考。机器人未来的发展若想突飞猛进，思考是必不可少的。这将会是一项非常艰巨的工程，用代码来写出思维其难度可想而知。我认为可以通过人脑来帮助机器人思考，人在思考时，脑电波的变化可以充分利用起来，机器人会解读人的想法，来做出应答，这未必不可一试。

2.5 具备越来越多样化功能

相信变形金刚的形象已经深入人心，这种多功能机器人可以自由变形，可以装备武器，还可以与人沟通，和人类并肩作战这是多少人儿时的梦醒。现在一些国外爱车人士已经将汽车改装成变形金刚，只不过变形需要很长时间。回望现在，我们已经有扫地机器人，智能音箱，做饭机器人，机器狗，以及军事机器人，纳米机器人。放眼未来，机器人的功能肯定更加多种多样，变形金刚的梦想也将变为现实。