淺談3D打印Otto機器人及其編程及未來發(fā)展前景

孫啟澎

（威海市第二中學，威海 264200）

3D打印的思想起源于19世紀末的美國，并在20世紀80年代得到了發(fā)展和普及。三維打印是科學技術融合模型中最新的高維數(shù)據(jù)之一。其技術原理是一種累積制造技術，即快速成形技術的一種機器，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎，將數(shù)據(jù)和原料輸入其中，再將其逐層疊加，構(gòu)造立體模型，其相較于傳統(tǒng)打印，他并不是平面構(gòu)造而是一種立體空間構(gòu)型，其材料多種多樣，運用塑料，陶泥，特殊蠟材、粉末狀金屬等可粘合材料，通過打印一層層的粘合材料來制造三維的物體。

1 3D打印機器人的實現(xiàn)步驟

1.1 croe4.0設計

（1）設計舵機，主板，拓展版及超聲波傳感器，先利用游標卡尺進行精確測量得出零件尺寸，再進行分析規(guī)劃零件尺寸是否符合最后組裝要求，利用croe4.0拉伸，旋轉(zhuǎn)等功能設計出零件外形。（2）設計Otto機器人頭部外殼，構(gòu)思機器人內(nèi)部構(gòu)造設計出組裝草圖，進行空間規(guī)劃，使各個零件能正常運作。利用croe分析中的測量測量已建好個零件尺寸使機器人殼內(nèi)構(gòu)造更精確，利用拉伸，旋轉(zhuǎn)，鏡像，陣列等功能建立機器人頭殼的三維模型。（3）設計機器人腿及腳的三維模型，進行進一步裝飾。

1.2 croe.4.0組裝

組裝機器人內(nèi)部結(jié)構(gòu)，打開已設計好的零件及頭部的prt.文件。利用組裝中重合，平行，距離等操作使零件裝入機器人頭內(nèi)部，若未能完全約束則進行細微調(diào)整。將腿部和腳部的舵機和舵機頭進行裝配。

1.3 croe4.0進行仿生模擬運動

打開裝配文件asm.將裝配好的舵機定義為銷，選定腿部舵機頭的軸和舵機的軸再通過平移使二者對其選定旋轉(zhuǎn)軸進行零度角設定，旋轉(zhuǎn)范圍0-180再選定腿部舵機和舵機頭進行相同設定。在應用程序中選定機構(gòu)，設定伺服電機，進行角速度或若干角位置的設定，在分析中進行調(diào)配使機器人進行運動。

1.4 打印模型

經(jīng)以上三步確認無誤后進行打印，將prt.格式文件保存為stl.格式文件利用kisslicer軟件進行切片分析，調(diào)整坐標系機器溫度及打印速度。經(jīng)Slice后save保存至3D打印機中的SD卡中，利用打印機打印文件。

1.5 組裝模型

打印完成后將模型取出，將已有零件裝入機器人內(nèi)部。將主板插入拓展板中，利用接線使其余各部件與拓展版相連，依照裝配好的模型進行組裝。

1.6 編程

打開Arduino，從工具欄中選取相應模板，確認端口連接無誤后進行舵機角位置的設定，連續(xù)多個角位置以及一定的延遲時間即可完成運動。

2 對機器人發(fā)展的思考

經(jīng)過上述步驟，3D打印機器人就完成了。對于機器人未來的發(fā)展我認為可以分以下幾點：

2.1 語言功能的完善

眾所周知，語言是社會中不可或缺的一種智能，它可以表達出情感也可以傳遞信息，對于未來機器人的發(fā)展其語言固然重要。像現(xiàn)在的天貓智能音箱就是個很好的典范，他要學會多國語言，還要能和人做出復雜的交流對話，表達自己所想，這才能算上基本成功。

2.2 各種動作的完美化

相較于語言的感知，動作更加直觀，現(xiàn)在的許多機器人動作都略顯僵硬，我覺得未來的機器人可以像人一樣具有類似肌肉和關節(jié)的運動體系來完善動作，甚至可以做出電影中一些高能的武打動作。

2.3 外形越來越酷似人類

機器人的外形越來越酷似人類這毋庸置疑，《機器人總動員中》可愛的兩個機器人到《終結(jié)者》中外形炫酷的人形機器人這樣的轉(zhuǎn)變也是科學家們不斷追求的理想結(jié)果?？茖W家們正一步一步用多種材料來代替人的肌肉，骨骼，毛發(fā)?，F(xiàn)在已經(jīng)成功用3D打印技術打印出人造心臟，伴隨科學家們的努力，以后可能分辨不出走在你旁邊的是人還是機器人。

2.4 思維能力越來越強

超能陸戰(zhàn)隊中的大白就是一個典范，他可以說是具備了人的感情和思維，它可以讀懂人的心。具備思想，這也正是機器人發(fā)展的重要階段。人與動物最大的區(qū)別在于人有意識，能夠思考。機器人未來的發(fā)展若想突飛猛進，思考是必不可少的。這將會是一項非常艱巨的工程，用代碼來寫出思維其難度可想而知。我認為可以通過人腦來幫助機器人思考，人在思考時，腦電波的變化可以充分利用起來，機器人會解讀人的想法，來做出應答，這未必不可一試。

2.5 具備越來越多樣化功能

相信變形金剛的形象已經(jīng)深入人心，這種多功能機器人可以自由變形，可以裝備武器，還可以與人溝通，和人類并肩作戰(zhàn)這是多少人兒時的夢醒?，F(xiàn)在一些國外愛車人士已經(jīng)將汽車改裝成變形金剛，只不過變形需要很長時間?；赝F(xiàn)在，我們已經(jīng)有掃地機器人，智能音箱，做飯機器人，機器狗，以及軍事機器人，納米機器人。放眼未來，機器人的功能肯定更加多種多樣，變形金剛的夢想也將變?yōu)楝F(xiàn)實。

3 結(jié)論及建議

隨著高新技術的發(fā)展，機器人已經(jīng)大量涌現(xiàn)。在日常生活中，機器人也漸漸成為不可或缺的一部分。其類型多種多樣，可以按形式，智能程度，移動性，結(jié)構(gòu)等諸多標準來分類。有的機器人甚至可以用來科研考察，一些發(fā)達國家也相繼研制出軍事機器人。相信在不久的將來機器人能取得質(zhì)的飛躍。