不到90秒輕松玩過第一關(guān)，這款3D打印軟體機(jī)器手，竟是超級馬里奧的高級玩家

鈦媒體 ? 3年前掃碼分享

我是創(chuàng)始人李巖：很抱歉！給自己產(chǎn)品做個廣告，點(diǎn)擊進(jìn)來看看。

不到90秒輕松玩過第一關(guān)，這款3D打印軟體機(jī)器手，竟是超級馬里奧的高級玩家

學(xué)術(shù)頭條

· 剛剛

微信掃碼

該團(tuán)隊(duì)正在嘗試和探索將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，比如康復(fù)設(shè)備、手術(shù)工具和可定制假肢等。

不到90秒輕松玩過第一關(guān)，這款3D打印軟體機(jī)器手，竟是超級馬里奧的高級玩家

文丨學(xué)術(shù)頭條，作者丨吳婷婷，編審丨寇建超

作為闖關(guān)小游戲的鼻祖，任天堂的超級馬里奧系列游戲經(jīng)久不衰，可謂是老少皆宜、承載著童年回憶的經(jīng)典存在了。任天堂推出這款游戲時，也可能想到了它會在人類中風(fēng)靡，不過他們一定沒想到，有一天，它甚至被機(jī)器人玩起來了。

究竟是怎么回事呢？

近日，來自馬里蘭大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)及其合作者使用 3D 打印技術(shù)做出了一只軟體機(jī)器手，它基于流體晶體管技術(shù)，不僅易制造、易操控，還非常靈活，靈活到可以通關(guān)超級馬里奧的程度了

不到90秒輕松玩過第一關(guān)，這款3D打印軟體機(jī)器手，竟是超級馬里奧的高級玩家

在演示中，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一個集成流體回路，設(shè)定程序的引導(dǎo)會使其自動在關(guān)閉壓力和施加低、中和高壓力之間切換，從而使得軟體機(jī)器手能夠按下控制器上對應(yīng)的按鈕。當(dāng)施加低壓力時，機(jī)器人只會用食指按壓任天堂控制器使馬里奧前行，施加高壓力則會讓馬里奧跳躍。最后，它成功在不到 90 秒的時間內(nèi)通過超級馬里奧游戲第一關(guān)！

相關(guān)研究論文已于 7 月 14 日登上了科學(xué)期刊 Science Advance 封面，堪稱是“ 軟體機(jī)器人 ”領(lǐng)域內(nèi)的一項(xiàng)重要創(chuàng)新。目前，該團(tuán)隊(duì)正在嘗試和探索將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，比如康復(fù)設(shè)備、手術(shù)工具和可定制假肢等的設(shè)計(jì)。

（來源：Science Advance）

軟體機(jī)器人的關(guān)鍵——控制流體

相較于傳統(tǒng)的剛性機(jī)器人，軟體機(jī)器人往往具有較高的安全性和適應(yīng)性，這極大地激發(fā)了人們將其應(yīng)用在假肢和生物醫(yī)學(xué)設(shè)備等方面的研究興趣。

但事實(shí)上，要讓這些軟體機(jī)器人實(shí)現(xiàn)彎曲，甚至移動，往往需要通過控制周圍環(huán)境中的流體的方式來實(shí)現(xiàn)，這是非常困難的，科學(xué)家們一直沒能找到比較好的解決辦法。

而在此次研究中，研究團(tuán)隊(duì)則利用‘ 流體晶體管 ’準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)了機(jī)器手的動作控制。首先，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了三個晶體管結(jié)構(gòu)，這些晶體管可以看作是軟體機(jī)器手的三根“手指”，每一根“手指”內(nèi)部由流體晶體管和可浮動的圓盤組成，該結(jié)構(gòu)頂部設(shè)有小孔。流體晶體管可以通過內(nèi)部液態(tài)合金的流動來控制電路的打開與關(guān)閉。

圖 | a）內(nèi)部構(gòu)造；b）流體“正向流動”電路狀態(tài)；c）流體“反向流動”電路狀態(tài)（來源：論文）

簡單來說，隨著外部施加壓力的大小，流體晶體管內(nèi)部的流體會發(fā)生變化，從而控制電路，影響可浮動圓盤的位移大小，最終完成“手指”伸展、收縮等動作。通過集成流體電路，研究團(tuán)隊(duì)不僅能夠便捷、快速地使用流體準(zhǔn)確控制機(jī)器手的彎曲與移動，還增加了便攜性和實(shí)用性。

此外，軟體機(jī)器手的三根“手指”的物理特性不同，隨著外部壓力的增加，第一根手指率先開始出現(xiàn)垂直位移，后兩根手指則緩慢開始位移。這就意味著，只需要一個壓力輸入，就能完成三根手指的調(diào)度與配合。

3D 打印技術(shù)“ 一步到位 ”

不過，此次研究的成就顯然不止于此。

正如共同第一作者 Ruben Acevedo 博士所說：“實(shí)際上，近年來也有一些團(tuán)隊(duì)在試圖利用流體電路來增強(qiáng)軟體機(jī)器人的自主性。但是，從構(gòu)建這些流體電路，到將其與機(jī)器人集成，整個方法流程可能需要數(shù)天到數(shù)周的時間，這需要較多的人力投入以及較高的技術(shù)水平。”

而為了克服這些障礙，研究團(tuán)隊(duì)使用了“ PolyJet ”3D 打印技術(shù)，PolyJet 打印是一種基于噴墨（“材料噴射”）的過程，在該過程中，多種材料并行分配（類似于我們平時使用彩色打印機(jī)的原理），以逐行、逐層的方式打印出 3D 對象。

打印完成后，研究團(tuán)隊(duì)只需要花上十多分鐘的時間將多余材料手動去除并進(jìn)行溶解，就可以得到最終產(chǎn)品。

只需按下“開始”按鈕，研究團(tuán)隊(duì)就可以在一天之內(nèi)打印出一個完整的軟體機(jī)器人——包括所有的軟體執(zhí)行器、流體電路元件和外觀部件。

因此，這種 3D 打印方法可以說是“一步到位”，大大減少了制造難度和時間耗費(fèi)。

為什么要挑戰(zhàn)“ 超級馬里奧 ” ？

實(shí)際上，研究團(tuán)隊(duì)使用軟體機(jī)器手挑戰(zhàn)“超級馬里奧”，并不僅僅是為了樂趣，同時也是出于科學(xué)考量。

因?yàn)槿翁焯玫某夞R里奧游戲的時間安排與關(guān)卡構(gòu)成是確定的，中途出現(xiàn)一個錯誤就可能導(dǎo)致整個游戲立馬 game over。因此，玩超級馬里奧提供了一種評估軟體機(jī)器人性能的新方法，這種方法具有獨(dú)特的挑戰(zhàn)性。畢竟，在此之前，還沒有軟體機(jī)器人成功玩過這類游戲。

如今，研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)將所有的科研材料與程序設(shè)計(jì)開源，GitHub 項(xiàng)目中包含工作的所有電子設(shè)計(jì)文件。

論文通訊作者、馬里蘭大學(xué)機(jī)械工程助理教授 Ryan D. Sochol 表示：“我們希望這種開源的 3D 打印策略將擴(kuò)大具有集成流體電路的軟機(jī)器人的可訪問性、傳播性、可重復(fù)性和應(yīng)用范圍，進(jìn)而促進(jìn)整個科研領(lǐng)域的進(jìn)步。”

參考資料：

https://eng.umd.edu/news/story/university-of-maryland-engineers-have-3d-printed-a-soft-robotic-hand-that-can-play-nintendo

https://advances.sciencemag.org/content/7/29/eabe5257

https://advances.sciencemag.org/content/suppl/2021/07/12/7.29.eabe5257.DC1

https://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/robotics-hardware/video-friday-fluidic-fingers

機(jī)器人投稿

256篇資訊

24.5k關(guān)注

學(xué)術(shù)頭條

關(guān)注

見證探索之途上的每一步重大突破

敬原創(chuàng)，有鈦度，得贊賞

451人已贊賞 >

451人贊賞鈦媒體文章

鈦粉47967 贊賞了

安防廠商競爭加劇：華為份額不斷提升，海康威視地位將...

昨天
鈦粉11165 贊賞了

教育「雙減」政策正解，都在教育部「答記者問」里了

昨天
鈦粉26647 贊賞了

拿什么來拯救低迷的暑期檔？

約4天以前
鈦粉55081 贊賞了

柴米油鹽之上的柯文思 | 鈦度專訪

約4天以前
鈦a61422 贊賞了

云計(jì)算的牌局上，出局的巨頭們不愿退場

2021-07-18 19:32
鈦粉82019 贊賞了

致命的寵物托運(yùn)

2021-07-16 10:56
鈦粉30083 贊賞了

夫妻店，做汽車配件批發(fā)，能不能上云？

2021-07-13 09:58
鈦粉13874 贊賞了

“深喉”發(fā)聲，復(fù)盤社區(qū)團(tuán)購死亡之路

2021-07-09 16:50
鈦粉91954 贊賞了

“深喉”發(fā)聲，復(fù)盤社區(qū)團(tuán)購死亡之路

2021-07-09 16:46
hYrSeb 贊賞了

誰說電腦已死？

2021-07-01 18:18
subey 贊賞了

90后女程序員：身在大廠，心系創(chuàng)業(yè)

2021-06-11 13:24
鈦粉27544 贊賞了

鴻蒙成敗，在于生態(tài)

2021-06-08 17:41
鈦粉22420 贊賞了

涿州樓盤停工下，被“不交房”拖住的生活 | 鈦媒體...

2021-05-11 21:08
鈦粉71674 贊賞了

臺積電南京擴(kuò)產(chǎn)惹爭議：28納米芯片制造“黃金線”之...

2021-05-11 16:16
鈦粉25859 贊賞了

360被曝入局造車，周鴻祎看重了智能汽車哪塊蛋糕？

2021-04-28 13:32
鈦粉15018 贊賞了

新消費(fèi)品牌如何“爆款中國”？

2021-04-26 12:08
鈦粉46336 贊賞了

萬字深扒“極端女拳”組織，誰在互聯(lián)網(wǎng)上“引戰(zhàn)”？

2021-04-26 01:00
鈦粉65387 贊賞了

馬云投資和自產(chǎn)的媒體，究竟在阿里生態(tài)中扮演著何種角...

2021-04-23 20:57
鈦粉46198 贊賞了

萬字深扒“極端女拳”組織，誰在互聯(lián)網(wǎng)上“引戰(zhàn)”？

2021-04-22 17:36
鈦粉46653 贊賞了

萬字深扒“極端女拳”組織，誰在互聯(lián)網(wǎng)上“引戰(zhàn)”？

2021-04-22 09:16
喬邦主贊賞了

“異常流量”是互聯(lián)網(wǎng)廣告行業(yè)頑疾？秒針認(rèn)為智能技術(shù)...

2021-04-16 21:10
鈦粉54090 贊賞了

漲價拯救騰訊視頻？

2021-04-11 20:53
鈦粉38514 贊賞了

k12公司學(xué)霸君被傳“倒閉”，創(chuàng)始人回應(yīng)：在繼續(xù)努...

2021-04-03 15:51
鈦粉80481 贊賞了

女仆桌游館：兼職半年，她陪伴過300多個孤獨(dú)的人 ...

2021-04-03 07:49
鈦粉38730 贊賞了

教育創(chuàng)業(yè)還有什么機(jī)會？

2021-03-29 14:21
鈦粉38440 贊賞了

“超級App工廠”：教育賽道探索，進(jìn)度如何？

2021-03-29 14:19
鈦粉38714 贊賞了

k12公司學(xué)霸君被傳“倒閉”，創(chuàng)始人回應(yīng)：在繼續(xù)努...

2021-03-29 14:17
hSmXxU 贊賞了

如果格局決定了人生，那到底什么決定了格局？

2021-03-26 12:02
鈦粉03456 贊賞了

榮耀何時可以鑄就屬于自己的榮耀？

2021-03-26 10:25
鈦粉92228 贊賞了

房產(chǎn)行業(yè)巨變后走向何方？居理買房網(wǎng)認(rèn)為“深度導(dǎo)購”...

2021-03-18 16:58
鈦粉36095 贊賞了

日均工作20小時、放棄未婚夫，那些逆流創(chuàng)業(yè)的女人們

2021-03-08 11:58
鈦粉74059 贊賞了

孤獨(dú)陳睿，放棄儀式抵抗

2021-02-25 00:16
鈦粉35141 贊賞了

馬云和他的三個“賭王”朋友

2021-02-22 13:09
鈦粉12618 贊賞了

中國認(rèn)知智能行業(yè)報告

2021-02-19 14:10
鈦粉05059 贊賞了

陸奇萬字演講：中國經(jīng)濟(jì)形態(tài)與東南亞相似，創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新易...

2021-02-09 11:08
鈦粉69389 贊賞了

視頻號是微信小游戲彎道超車的大好機(jī)會

2021-02-07 13:58
鈦粉67426 贊賞了

我在抖音生產(chǎn)主播，投入一個億，只掙兩百萬

2021-02-07 03:18
鈦粉45533 贊賞了

在虛擬影院邊看電影邊社交是種怎樣的體驗(yàn)？

2021-02-04 12:44
鈦粉80055 贊賞了

能睡眠遮噪還能聽音樂，1MORE ComfoBud...

2021-01-30 02:56
鈦aB1IyM 贊賞了

“俗”人李子柒

2021-01-27 22:21
鈦粉65171 贊賞了

敬“墨茶”一籃草莓，希望他在遠(yuǎn)方?jīng)]有病痛和窮苦

2021-01-24 10:14
鈦粉38610 贊賞了

網(wǎng)絡(luò)平臺涉黃屢禁不止，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境何時迎來健康未來？

2021-01-22 08:44
鈦粉91023 贊賞了

巨頭下注，播客虛火

2021-01-19 13:26
鈦粉25879 贊賞了

中國下一個 “巨無霸”交易平臺是什么？

2021-01-18 16:09
鈦粉50426 贊賞了

誰會是中國小電廚電第一個千億之王？

2021-01-13 16:45
鈦a2I9ui 贊賞了

特斯拉降價，苦了自主新能源車

2021-01-11 23:04
蒙MYH 贊賞了

“喝”出萬億大市場：0糖更快樂，植物基出圈

2021-01-11 14:39
hU8dfb 贊賞了

中國電商的下一個絕佳機(jī)會

2021-01-05 15:37
鈦粉76789 贊賞了

一個“傻瓜式”的SaaS開店工具，如何賺得千億美金...

2021-01-04 14:16
鈦粉68961 贊賞了

挑戰(zhàn)海拉爾零下30度，體驗(yàn)一汽豐田雙擎混動技術(shù) |...

2021-01-03 16:31
查看精彩文章，打開鈦媒體客戶端