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“扔瓶子”有套路?日本高中生开发机器人,手残党们有救了

琥珀 AI科技大本营 2019-03-31


作者 | 琥珀

出品 | AI科技大本营(ID:rgznai100)


没想到始于 2016 年的一款扔瓶子游戏,竟到如今还流行在(视频中的)街头巷尾,得到不少年轻人的追捧。



如果你还没尝试过这项活动的话,那么我相信你一定玩过去年国内火爆一时的微信“跳一跳”小游戏,或者说育碧的 Bottle Flips。



虽说都是人们无聊之时打法时间的一种休闲方式,但是不是有种欲罢不能的感觉?尽管这股流行风潮已经过去了,但年轻人们总是在乐此不疲地寻找新玩法。


在去年日本举办的 RoboCon(Robot contest 缩写,亚太广播联盟机器人大赛)全国高中机器人大赛中,扔瓶子的艺术被提升到了一个新的高度。表演者:机器人。它完美抛出了人类扔瓶子时的精彩画面,毫不迟疑,直击目标!


先来看看以下一段视频:



从视频中可以看到,从测试目标位置,到最终做出抛掷行为动作时,机器人手臂基本不受人类实验者的直接控制。看来,仅仅是摆动两下,拿起放下物体,早就无法满足人类对机器人手臂的想法了。


VICE表示:“团队成员为年龄大概在 15 到 20 岁之间的少年,但他们制造出的机器人抛掷水瓶的精确度却让人难以置信!”



  • 有的设法以精准的角度将瓶子从桌上弹开,以便瓶子正面朝上。



  • 还有快速连续发射多个瓶子,甚至移动时也可以做出这些动作。



  • 最令人印象深刻的是,机器人设法将水瓶抛掷到蹦床上,然后再将其弹掷到高处,并稳稳站立。


这一举动也得到了网友们的称赞:“这些学生们非常棒!看起来可以尝试到不同的应用中去。”


比赛最终由日本 National College of Technology Kumamoto 团队获胜。他们所制造的机器人可在旋转过程中释放瓶子,然后在空中旋转并平稳落地。如下:



不过,还有人认为瓶子里装的不是水,反而降低了操作难度。那么将一个装有一点水的水瓶,扔起翻转几圈后立在桌子上,究竟隐藏着怎样的科学原理呢?


那么我们来简单科普下:在物理学中,这被称为角动量守恒(conservation of angular momentum)


物体的角动量取决于其角速度(旋转时的速度)和惯性矩。当没有外部扭矩作用在物体上时,必须保持其角动量。


想象一下,投掷硬物如硬币。重力会将硬币拉回地面。因为物体是实心的,所以它的质量分布不会随着它在空中飞行和旋转而改变,并且它的惯性矩和角速度保持不变。这使得很难预测硬币是否会落在头部或尾部,因为它随着它的下落而不断旋转。然而,水瓶是不同的。它含有液态水,可以在瓶内自由晃动,改变质量分布。液体(或网球)的重新分配会减慢瓶子的旋转速度,使其立即着陆。


总结来讲,就是使用适量的液体来减缓瓶子的旋转,瓶子失去旋转速度会看起来像在某个水平位置静止。然后,确保以接近垂直的方式下落,最后顺利着陆。当然,还需要考虑到流体动力学、抛射物运动、向心力和重力等因素。



实际上,2018 年,美国的物理学家们将扔瓶子这一现象通过物理学原理进行了解释,并发表在美国物理学杂志(American Journal of Physics)上。


传送门:https://aapt.scitation.org/doi/10.1119/1.5052441


为什么人们都痴迷于这项活动?反正我这位老阿姨已经搞不懂了。自己特意尝试了下,没有一次成功,但又不服输,继续玩了好久……可能这就是这项活动的乐趣所在吧~


值得一提的是,堪称机器人赛事 20 多年历史的亚太广播联盟机器人大赛 Robocon,并非只在日本才有,在中国内地也已经举办了 18 届。去年以“飞龙绣球”为主题的赛事中,一台机器人到放球区拿起绣球,交给另一台机器人,颇具有娱乐性,又考察了参赛者的技术各项能力。



除了 Robocon 之外,像Robotac、以及由大疆资助举办的 Robomaster 等机器人赛事,也一度受到了不少高校学生及老师的欢迎。面向青少年的,还有 FIRST 系列机器人比赛、VEX 机器人比赛以及官方主办的国内机器人比赛。正所谓,这是一场科技界的机器人竞技平台, 也是年轻人将理论与实战相结合的宝贵舞台。


最后,推荐一篇来自大疆RboMaster技术总监YY硕的分享《大疆RoboMaster技术总监:我是如何成为一名机器人工程师的》,希望对正在奔向机器人学习的朋友们有所帮助。


加油吧,骚年们!


(本文为AI科技大本营原创文章,转载请微信联系 1092722531)

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