設(shè)計靈感源于人類頸部肌肉構(gòu)造。

YouTube用戶Will Cogley近日發(fā)布新視頻，展示其最新研發(fā)成果 —— 一款仿生機器人頸部。作為擁有13.7萬訂閱者的機電一體化工程師，Cogley對電子動畫機械（Animatronics）技術(shù)有著特殊熱情。該領(lǐng)域融合動畫與電子技術(shù)，致力于打造能模擬生物行為的機器人裝置，常能實現(xiàn)令人驚嘆的逼真效果。

據(jù)透露，這款頸部設(shè)計融合人體解剖學(xué)與斯圖爾特平臺原理，通過六個微型線性致動器連接頭部與肩部，實現(xiàn)高度擬真的運動能力。

人體啟發(fā)的頸部構(gòu)造

Cogley此前已創(chuàng)造出一系列引人注目的電子動畫機械作品，從逼真眼球到3D打印心臟不一而足。其研發(fā)的眼球裝置可實現(xiàn)全方位轉(zhuǎn)動，且每片眼瞼均可獨立眨動，為電子動畫機械編程提供了豐富的擬真眼部運動可能。

2024年，這位創(chuàng)作者推出全3D打印機器人頭部，配備逼真硅膠皮膚。該作品完美結(jié)合工程精度與藝術(shù)表現(xiàn)力，彰顯電子動畫機械技術(shù)、3D打印與開源設(shè)計的進(jìn)步。通過14個伺服電機驅(qū)動，該頭部可實現(xiàn)揚眉、唇語同步甚至精確舌部動作等豐富面部表情，營造出超現(xiàn)實的真實感。

最新突破：擬真頸部

在近期視頻中，Cogley通過添加機器人頸部進(jìn)一步升級設(shè)計。受人類頸部肌肉布局（其結(jié)構(gòu)與斯圖爾特平臺相似）啟發(fā)，他開發(fā)出由六個微型線性致動器連接頭部與固定式肩部基座的電子動畫頸部。

試錯中前行

編程方面，Cogley全程使用Python語言編寫逆運動學(xué)算法。這意味著只需輸入目標(biāo)頭部位置，程序即可自動計算各線性致動器的必要運動軌跡。通過定制電路板系統(tǒng)，PC端可分別管理電源分配（為頸部和面部電機提供不同電壓）與電機數(shù)據(jù)控制。

研發(fā)過程中，Cogley曾面臨擬真外觀與斯圖爾特平臺幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)先級的矛盾，導(dǎo)致頸部運動生硬。為此，他創(chuàng)新性地引入模仿人類構(gòu)造的柔性人工脊柱 —— 通過3D打印剛性椎骨與柔性椎間盤連接，經(jīng)優(yōu)化后成功實現(xiàn)穩(wěn)定且靈活的支撐結(jié)構(gòu)。

這項突破性設(shè)計或?qū)槲磥砣诵螜C器人發(fā)展提供新方向。

對于這位工程師的下一項發(fā)明，您有何期待？

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