電影照進現實。
2013 年,「實拍狂魔」諾蘭拍了那部著名的《星際穿越》。
為了這部電影,諾蘭不僅在加拿大北部開荒種出三千畝玉米地,還造出了一架真實大小的飛船和一臺名為 TARS 的機器人。
這個酷炫機器人平時長得神似高科技冰箱,一旦遇到危險,它就能各種變形。
比如遭遇大海浪時,它能變成螺旋槳在海洋中穿梭:
在奔跑時,它四條腿又像筷子般交錯前進:
不僅如此,TARS 還「油嘴滑舌」,滿肚子冷笑話。
別看電影中的 TARS 機智勇敢,現實中它就是一個重達九十公斤、帶有運動輔助裝置的木偶。
后面的特技演員一邊操作木偶,一邊念臺詞。
早在 2023 年,一位名叫 Charles Diaz 的國外小哥,就用樹莓派復刻了一個 TARS,并將其開源。
馬斯克都忍不住點贊 " data-m3u8="https://flv0.bn.netease.com/46ebb451321b367a037fa74db86a8b5370d904dae46514a38d0a415bac7aefd89b5145e000e6145749431c51dcabc51af4a1991d75b9e245a84d25715346543161a9db4bccbbda14b9eea39831971898133b4bd879cbfe354205cfcde235698214114ef99886fb7d5c97f879d46cfae49de223ace909fa57.m3u8" preload="none" controls />
這款迷你版 TARS,外觀和電影中的機器人幾乎是一個模子刻出來的,都是一個軀干外加兩條腿。
它不只是一個靜態模型,而是可以向前移動,并且側身轉向。
就連馬斯克都在視頻底下評論:「這玩意太可愛了,也許特斯拉該做點這個。」
據小哥介紹,在過去的兩年里,他一直在努力制作《星際穿越》中機器人 TARS 的微型復制品,使其盡可能地忠實于電影中的行走方式。
截至目前,他已經制作了三個版本,從一個功能齊全但不太可靠的概念驗證原型,發展到一個更加精致且高度可靠的原型,能夠連續行走數小時。
在最新版本中,他還給這個機器人配備了雙機械臂,用來與周圍環境互動。
如何用樹莓派手搓一個TARS?
Charles Diaz 在電影院看到 TARS 的那一刻,就萌生了復刻它的想法。
乍一看,TARS 似乎是一個相當簡單的行走機器人,只有兩條腿,每條腿有一個關節。
不過仔細觀察后,就會發現在腿關節附近有一個隱藏的平移自由度,可以讓腿在轉動時不會卡住軀干。
在第一次嘗試制作 TARS 時,他沒有考慮到 TARS 腿部的升降機制,結果做出來的 TARS 不能正常走路,腿會在接觸地面時卡住。
于是,他在 TARS 的主軸旋轉的方形孔中銼入了更大的矩形槽,讓軸和兩條腿相對于中心軀干模塊上下移動,提供了旋轉腿向前所需的垂直間隙,讓 TARS 邁出了第一步。
后來,他嘗試制作了第一版 TARS。
他用一臺裝著 Raspbian 系統的 Raspberry Pi 3B + 作為主控單元。
為了驅動腿部,他選用了四個高扭矩的金屬齒輪伺服電機,這些電機全部安裝在軀干內部。
其中兩個電機用于控制兩條腿的旋轉,另外兩個則用于控制軀干的上下移動。
控制這四個伺服電機的是一臺 Adafruit PCA-9685 伺服驅動器。
伺服電機的動力來自兩個并聯的 8 節(7.2V)鎳氫電池包。樹莓派 3B + 則由一個 5V 的 USB 手機充電器供電。
顯示器是他從亞馬遜購買的一個 5 英寸 HDMI 顯示器,便于用戶實時監控和操作 TARS。
為了讓外部設備控制 TARS,他還配備了一個 8BitDo Zero 2 藍牙控制器,用戶可以通過藍牙遠程控制 TARS 的行走和其他動作。
第一版 TARS 的底盤采用了鋁合金擠壓成型的「脊柱」作為基礎結構,然后在上面安裝了 3D 打印的聚碳酸酯部件。這些零部件構成了 TARS 的整個驅動系統。
最后,使用鋁板作為外殼,頂部有聚碳酸酯屏幕保護罩,雖然鋁材質不像電影中的鋼制材料,但它給這個版本增添了一種電影般的真實感。
在測試過程中,TARS 走路顯得很笨重,步伐又重又猛,這主要是因為鎳氫電池增加了不少重量,同時也受到重量分布不合理(所有重組件都位于軀干內)和行走程序不成熟的影響。
這些過于沉重的步伐導致許多 3D 打印的驅動部件在碰撞時損壞,使得第一版 TARS 在需要修理或更換部件之前,最多只能走四步。
在為第二版 TARS 制定改進計劃時,他首先想到的就是把鎳氫電池換成更輕的鋰電池包,比如鋰聚合物電池。
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