工程學生以低成本自製仿 Disney BD-X 機器人成功運作

Disney 的 BD-X 機器人已成為《星際大戰》粉絲造訪 Galaxy’s Edge 的主要吸引力。這些小型機器人以逼真的動作在公園中搖晃,透過肢體語言而非言語來對賓客做出反應和表達情感。Disney 對這項技術保持高度保密,使得粉絲幾乎沒有機會瞭解這些機器實際運作的原理。這種獨特性促使一位工程學學生從零開始打造自己的版本。Kayden Knapik 以消費級硬件、自製組件和開源軟件為基礎,重現了一個受 BD-X 啟發的機器人,作為他的學士論文項目。

儘管他在機器人技術方面的經驗有限,且沒有企業預算,他仍製作出一個完全功能的雙足機器人,能夠行走、自我平衡、回應指令,並通過移動天線表達情感。
Knapik 使用在線零售商提供的零件來建造機器人,而非昂貴的工業系統,這樣的消費硬件方法讓他的設置成本約為 $2,800,遠低於相似專有機器人硬件的價格。他將電機與標準的 40 伏特鋰離子割草機電池配對,以簡化充電和更換。

每個關節內的傳感器實時跟蹤運動和定位,而慣性測量單元則監測傾斜和方向。這些系統共同幫助機器人在不同表面上移動時保持平衡。機器人的外部結構大多來自標準的家庭 3D 打印機。Knapik 最初使用加強型 PETG 塑料部件,但在全電機負載下,經過多次壓力測試後,髖部組件出現裂縫。他隨後用 CNC 加工的鋁部件替換了高應力區域,這樣解決了耐用性問題,無需重新設計。

機器人的運動系統在很大程度上依賴軟件,而非傳統的手動編碼行走例程。Knapik 在 NVIDIA 的機器人模擬平台內創建了機器人的數位複製,並透過數百萬次虛擬運動嘗試進行訓練。在訓練過程中,模擬不斷改變變數,例如重量分佈、表面抓地力和電機時序。這些隨機條件迫使機器人適應不穩定的環境和意外的運動模式。一旦訓練完成,Knapik 將學習到的行為直接轉移到實體機器上。

第一次的實際測試暴露了模擬與實際電機之間的時序不匹配,導致動作笨拙。Knapik 進一步調整延遲並調整控制系統,直到虛擬模型與實體硬件之間的對齊更加緊密。最終,機器人能夠在保持平衡的同時向前和向後行走,並在輕微推動後仍能保持穩定。該機器人還能響應語音命令,並通過動畫天線的動作在互動中增添更多個性。
Knapik 已通過一個名為 BDX-R 的公共 GitHub 項目發布了 CAD 文件、組裝説明和訓練軟件。

這一開源發布使得機器人愛好者能夠使用可獲得的工具和材料來建造自己的版本。他已經開始設計一個較小的版本,預計將總成本降低至約 $400。這個項目反映了美國及其他地區機器人技術發展的更廣泛變化。曾經僅限於主要娛樂公司和研究機構的硬件,隨著可負擔的電機、桌面製造工具和開源 AI 軟件的普及,變得越來越可及。對於《星際大戰》的粉絲來説,這種變化可能使得 Disney 風格的機器人在主題公園之外變得更加普遍。

希望這隻老鼠不會起訴!

本文由 The Base Principle 編譯自以下英文報道,內容經翻譯及整理,事實與數據以原文為準。
Henderson
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Henderson 是 The Base Principle 的編輯,負責 AI 與工程科技報道的選題與編輯,並監督本站的自動化編譯流程。關注範圍包括大型語言模型、半導體與運算、太空與能源工程。

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