快速 3D 列印技術助力洗衣機器人原型在 24 小時內完成製作

一間機器人製造商展示了一款在 24 小時內完成的功能性摺衣機器人原型。這款名為 Sourccey 的機器人是為一位重視結果而非外觀的客戶而設計,由 Nick Maselli 開發。Sourccey 擁有圓柱形的移動機身和圓頂形狀的頂部,配備兩隻可動的手臂,以及一個中央垂直升降裝置,用於處理衣物。大多數結構部件均以聚乳酸(PLA)進行 3D 打印,這使得在建造過程中能夠快速迭代和更換部件,突顯了快速原型製作在機器人開發中的靈活性。

去年的另一位機器人愛好者則製作了 Esghati,這是一款基於瀏覽器控制的機器人,使用回收零件製成,具備內建 Wi-Fi、實時攝像頭訪問和面部識別功能。Maselli 展示了如何能迅速組裝功能性機器人系統,他在不到 24 小時內建造了摺衣機器人原型 Sourccey。該項目是根據客戶的需求發起的,目標是盡快自動化摺衣,性能優先於外觀。

Sourccey 的設計以圓柱形移動底盤為基礎,頂部是圓頂形的外殼。機器人配備兩隻可動手臂,這些手臂安裝於中央垂直升降機制上。這個 Z 軸執行器貫穿機身中間,使手臂能夠上下移動,以便與放置在地面或桌面上的衣物進行互動。這種機械布局提供了足夠的靈活性,以操作柔性材料,這比處理剛性物體更加具有挑戰性。

大部分機器人的結構部件都是使用 PLA 線材進行 3D 打印的,這些部件包括手臂段、安裝支架和外部面板。快速打印能夠在緊迫的建造時間內迅速迭代,允許在數小時內重新打印和更換損壞或不理想的部件。這種方法在面對組裝過程中出現的缺陷打印部件時顯得尤為關鍵。

每隻手臂均配備多個伺服馬達,這些馬達的精確對齊對於確保摺衣時夾爪的同步運動至關重要。每隻手臂末端的夾爪設計能夠保持對布料的一致張力,防止在操作過程中發生滑動。電氣安全和可靠性是通過仔細布線、使用保險絲和結構化的電源分配系統來解決的。

系統的核心是一款 Raspberry Pi 5 單板計算機,作為機器人的主要控制器。儘管其體積小巧,Raspberry Pi 承擔了大量工作。它處理來自四個攝像頭的輸入,用於基於視覺的感知,控制手臂和升降系統的馬達驅動器,並操作包括顯示器、揚聲器和麥克風在內的周邊硬件。

該 Raspberry Pi 還運行負責任務執行和系統協調的軟件堆棧。電源由一個 12 伏、10 安培時的鋰鐵磷酸(LiFePO₄)電池提供,因其熱穩定性、安全特性和長周期壽命而被選擇。定制設計的電源分配印刷電路板管理整個系統的電力流動,集成的電壓轉換器確保每個部件在不過載的情況下獲得正確的工作電壓。

Sourccey 採用學習驅動的方法,而非依賴硬編碼的運動腳本。首先由人類操作員通過遙控系統演示摺衣過程,從實際動作中產生訓練數據。然後利用高性能的 GPU 在夜間訓練 AI 模型。訓練完成後,模型會重新部署到 Raspberry Pi 上,並在本地運行。

借助其多攝像頭視覺系統,機器人能夠識別衣物,判斷其方向和形狀,並執行在訓練中學習到的摺衣動作。由於該系統依賴視覺反饋和學習行為,而非固定路徑,因此能夠適應布料的自然變異性和靈活性。Maselli 還設計了軟件架構,以便能夠上傳新的 AI 模型,使機器人有潛力學習除摺衣之外的其他家務任務。

整個硬件組裝在一天內完成,而 AI 訓練則在夜間進行。儘管遇到了一些小阻礙,例如缺少馬達夾片和需要重新打印故障部件,但原型最終完成了任務,突顯了快速原型製作結合現代嵌入式計算和機器學習的有效性。


Henderson
Henderson 主要擔任「炒稿記者」的職責,以翻譯最新科技,手機 電動車等消息為每天的工作。