日前，來自迪斯尼蘇黎世研究所、蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院和美國哥倫比亞大學(xué)的科學(xué)家們共同發(fā)表了一篇論文，其中描述了通過軟件操縱3D模型的兩種不可思議的方法。 該軟件具備集成指定對(duì)象機(jī)械運(yùn)動(dòng)的能力。而該軟件生成的3D模型經(jīng)過3D打印后，即成為可以機(jī)械運(yùn)動(dòng)的關(guān)節(jié)人或機(jī)械系統(tǒng)。

“隨著3D打印機(jī)的出現(xiàn)，機(jī)械制造個(gè)性化的機(jī)械玩具、工具、甚至是機(jī)器人將變得很普遍。”論文稱：“但是，如果沒有專門的軟件的幫助，設(shè)計(jì)這樣的的動(dòng)畫人物將成為普通用戶幾乎不可能完成的任務(wù)。”

如今，研究人員已經(jīng)提出了兩種主要方法。首先是一款名為ChaCra的軟件，該軟件可以幫助用戶定義2D對(duì)象的運(yùn)動(dòng)方式，就像皮影戲那樣。舉例來說，如果您想設(shè)計(jì)出一只鳥的可3D打印模型，該模型可以通過幾種不同的運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)扇動(dòng)翅膀。據(jù)了解，研究人員開發(fā)出了一款交互式軟件系統(tǒng)，它可以幫助用戶設(shè)計(jì)出具有平面機(jī)械特性的對(duì)象，就像控制皮影那樣，研究人員開發(fā)了一種專門工具插件來實(shí)現(xiàn)這個(gè)。另外，該軟件允許用戶簡(jiǎn)單地勾畫一個(gè)對(duì)象，并將其擺出想要的姿勢(shì)，軟件將會(huì)計(jì)算出需要什么樣的修改和加入什么機(jī)械結(jié)構(gòu)。這個(gè)過程理論上講只需幾分鐘。

如圖所示，一種電動(dòng)機(jī)(M)用新的鏈接(cnew)、連接部件ca和cb代替。軟件設(shè)計(jì)出小的力矩臂(中間)和短連接(右)以防止qb、m、qa組成的三角形的面積過小。

軟件設(shè)計(jì)出的所有機(jī)械結(jié)構(gòu)主要基于以下三個(gè)主要機(jī)械組件：

連接器(Connectors)——負(fù)責(zé)兩部分之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)

傳動(dòng)者(Propagators)——負(fù)責(zé)起點(diǎn)到目的地傳送運(yùn)動(dòng)

微調(diào)(Trimmers)——負(fù)責(zé)將制定的部件運(yùn)動(dòng)限制在制定的范圍內(nèi)

另一種方法是，設(shè)計(jì)出以聯(lián)動(dòng)為基礎(chǔ)的自動(dòng)化機(jī)械對(duì)象，使其能夠以真實(shí)的、令人信服的方式運(yùn)動(dòng)。

“盡管這種聯(lián)接是由非常基本的部件組成的，但它們可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的，常常是令人驚訝的動(dòng)作。”迪斯尼蘇黎世研究所的科學(xué)家Stelian Coros說。

作為演示，研究人員使用該軟件設(shè)計(jì)了一種機(jī)械對(duì)象，它的驅(qū)動(dòng)裝置機(jī)構(gòu)是安裝在各個(gè)關(guān)節(jié)的電機(jī)。 然后，該軟件能夠使用戶用可實(shí)現(xiàn)對(duì)象不同部分“機(jī)械耦合”的剛性連接來代替那些電機(jī)關(guān)節(jié)。如果沒有該軟件，這樣的意圖本來是很難實(shí)現(xiàn)的。此外，該工具將允許用戶探索各種不同方式的聯(lián)動(dòng)，并幫助他們?cè)谠O(shè)計(jì)中避免可能阻礙物體運(yùn)動(dòng)的機(jī)械缺陷。

這種軟件可以使用戶在一個(gè)對(duì)象內(nèi)部實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的機(jī)械設(shè)計(jì)，并能簡(jiǎn)單地將其3D打印出來。科學(xué)家們說他們還將開發(fā)出更進(jìn)一步的功能，使任何人只需簡(jiǎn)單地勾勒?qǐng)D形，就能夠設(shè)計(jì)出復(fù)雜的機(jī)器人和機(jī)械系統(tǒng)的。研究人員稱這只是時(shí)間問題。