机器人仅用24小时将十万块多米诺骨牌拼出马里奥,创下世界纪录
haoteby 2025-07-03 15:20 5 浏览
十万块多米诺骨牌倒下是个啥场面?
等等,十万块?那得搭多久啊?
这工程量可是相当巨大了,普通人的话可能要耗时几个月,就算是凑齐7个最牛的多米诺专家,也要花一个星期的时间。
万一搭建到一半,一不小心碰倒一块……
那如果让机器人来搭要多久呢?
答案是:24小时
不可思议吧!
前NASA工程师 Mark Rober最近在YouTube 上公开了他与团队用时两年的最新成果——多米诺终结者机器人。
它可以在短短24小时之内将10万多块多米诺骨牌变成一副马里奥的图画,铺满整个体育场,还创造了世界纪录!
▍如何完成24小时内拼出十万两千块多米诺骨牌?
Dominator(多米诺终结者),这么霸气的名字,一出场却是个小可爱,大大的眼睛,钢架构成的脸庞,还有个可爱的小尾巴摇来摇去。
干起活来可是毫不含糊,它一次性可以摆放300多块小多米,完胜人类多米诺大神。
从外观来看,机器人前面有一个大托盘,这是它一次性摆放300多块“小多米”的关键!
托盘顶部是由3D打印制作的漏斗,下面则是用于放置“小多米”的固定网格;网格下面带有钢底板,只有在触动底部的伺服机关时,钢底板移动,300多块“小多米”就会被整整齐齐地摆放在指定位置啦!
当漏斗里所有的“小多米”摆放好,机器人回到填充站,这是由机械臂和300多个2.7米高的轨道组成,骨牌会按照颜色用传输带传送上来,机械臂提前按照顺序放在300个轨道里,这样机器人在填充时,只需要滑动底部铁架,300多块“小多米”可以一次性完成填充。
“喂”饱自己后,前往下一个目的点继续多米诺骨牌的搭建。
那么,机器人是如何知道该去哪里放“小多米”呢?
团队对十万两千多个多米诺的路线进行了提前编程,这样机器人一开始就知道自己要去哪,行驶的过程中,使用内置的GPS进行定位,并用相机识别地面上的标记,确保机器人每次都能完美摆放。
总结一下创下世界纪录的过程:
提前设置好Dominator机器人;
关灯走人;
第二天回来,十万两千块、一整个体育场的多米诺骨牌就完成了!
▍没那么简单,要解决的三大难题
这项工程,绝对没这么简单!
Dominator 的创造并非一帆风顺,从最开始的设计到最终的Dominator,不停的优化删改,前前后后共有 11个原型。
这个过程中,主要面临着三大难题。
第一个挑战,是多米诺规模之庞大。
团队低估了十万块多米诺骨牌的规模,最初他们设想机器人直接携带上所有“小多米”并一块一块地摆放。但是团队进行计算后发现 10 万块骨牌有 850 公斤重,并且即使以 3 秒/块的速度摆放也至少需要三天半的时间。
因此他们不得不改变最初的思路,改用托盘装下一部分摆放好的“小多米”,再去填充站填充。
第二个挑战,是‘小多米’的摆放位置要极其精准。
玩过的人都懂,每块骨牌的摆放位置是极其精妙的:
放置得要足够近,才能让骨牌倒下后碰倒其他骨牌;但是又不能将骨牌放得太近,否则摆放过程中就有可能把骨牌碰倒导致前功尽弃;同时,机器人本身也必须要有准确的定位,否则也会将已经摆放好的骨牌碰倒。
团队一开始尝试超声波传感器判断骨牌与机器人的相对位置,但后来被证实是失败的;后来该团队又尝试了 Marvlemind 室内GPS传感器,发现这也达不到想要的效果。
最终,Dominator 采用了GPS来定位机器人的大致位置;并在地面上设置了小型红外反射标记,用于精确定位“小多米”的摆放位置,红外地面摄像机会查看地面上的标记,并将其与它们对齐;位置定好后,托盘会被一个步进电机和滚珠丝杠组件降低;Raspberry Pi 4 负责一切,包括通过 USB 控制电机和从笔记本电脑接收命令。
第三个挑战,选择合适的驱动系统。
即使解决了定位问题,如果没有合适的驱动系统让机器人正确控制自己的运动,那依然会前功尽弃。
团队最初尝试了步进电机,但无法承载三百多块骨牌,并且 Arduino控制的机器人速度太慢。随后,换成直流电机的效果更糟,电机速度太快,无法在低速时提供足够的扭矩来很好地控制机器人,甚至导致机器人失控疯狂旋转。
最后,Mark寻求了好友的帮助,他们选择了使用ClearPath伺服系统驱动全向轮,它能够非常准确并提供大量扭矩,增加皮带减速器以进一步提高输出扭矩,确保车速的同时也不会让车轮打滑。
▍四个人,耗时两年
Mark Rober是何许人也?
他是Youtube视频网站上的知名up主,作为美国国家航空航天局NASA的前工程师,他以知识科普以及各种有趣的发明和实验闻名,有些实验甚至有些疯狂。
比如,为了打造最强蹦床,从45米垂直坠落一台汽车、为了破除大众对于“鲨鱼嗜血”的迷信,去海上放血吸引鲨鱼;
还有使用高压氮气的巨型玩具水枪、可以连射雪球的“雪仗专用枪”、和用火箭驱动的加速高尔夫球杆……
而这次的Dominator并非 Mark Rober 自己的成果,是四人团队多年工作的结晶,而团队的结合始于Mark 2019年在旧金山湾区举行的一次演讲,他在演讲中说一直想制作一个机器人,利用这个机器人能够在一夜之间将成吨的多米诺骨牌搭起来,并填满整个体育场,但进行过一些尝试后没有成功。
这个想法吸引到了 Alex Baucom 的兴趣,他有过开发机器人的经验,也吸引到了斯坦福机械工程专业的学生 John Luke 和 Josh。四人一拍即合,于是Dominator团队就此诞生。
耗时两年,多次失败,11个机器人原型,只是为了一个疯狂的想法,这种精神实在是太了不起了。
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