研究人員用激光切割機(jī)制造出一整架無(wú)人機(jī)

在過(guò)去的十年里，看著3D打印機(jī)和激光切割機(jī)演變成相當(dāng)普通的工具，在研究、工業(yè)甚至國(guó)內(nèi)的愛(ài)好者中找到有用的利基市場(chǎng)，真是太酷了。盡管這些制造商很有能力，但他們往往只擅長(zhǎng)一件事：用聚合物制造形狀。

今年，麻省理工學(xué)院CSAIL的研究人員在CHI上展示了LaserFactory，這是一個(gè)集成的制造系統(tǒng)，可以將任何激光切割機(jī)變成一個(gè)設(shè)備，可以（只需一點(diǎn)點(diǎn)幫助）在一定程度上制造出一整架無(wú)人機(jī)，這意味著當(dāng)制造者完成后，無(wú)人機(jī)實(shí)際上可以從打印床上直接出成品啦。

LaserFactory由幾個(gè)不同的組件組成。首先，需要一個(gè)商業(yè)激光切割機(jī)來(lái)工作 -- 在這種情況下，就削減了塑料四轉(zhuǎn)子框架。第二，需要一個(gè)硬件附加組件。該附加組件包括一個(gè)銀膏分配器，一個(gè)小吸盤，一些執(zhí)行器，螺線管，和一個(gè)小真空泵。一旦激光切斷了基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，銀膏就會(huì)被“分發(fā)”到任何需要的地方。然后，吸盤一個(gè)接一個(gè)地添加部件，將它們從預(yù)加載的存儲(chǔ)區(qū)域移動(dòng)到制造區(qū)域。最后一步是再次使用激光對(duì)銀膏進(jìn)行熱固化，使痕跡導(dǎo)電，同時(shí)也將部件焊接在一起。這些導(dǎo)電痕跡看起來(lái)確實(shí)有點(diǎn)凌亂（錫膏在沉積后會(huì)散開(kāi)），但在基板上再添加一個(gè)雕刻小通道的步驟可以幫助將其控制在亞毫米寬度。

也就是說(shuō)，運(yùn)用該系統(tǒng)，終端用戶可以設(shè)計(jì)設(shè)備并從零件庫(kù)中放置組件來(lái)創(chuàng)建他們的無(wú)人機(jī)。該系統(tǒng)可以在印刷電路板上的銅線或鋁線的電路痕跡上停止繪制，使電力在組件之間活動(dòng)。圖紙的幾何外形是運(yùn)用2D編輯器最終確定的，設(shè)備可以在畫布上裝備螺旋槳電池，經(jīng)過(guò)布線停止電氣銜接，創(chuàng)造出一個(gè)四旋翼飛機(jī)的外形。

關(guān)于如何讓這種東西在消費(fèi)類3D打印機(jī)上工作，以及個(gè)人制造商的未來(lái)，我們（作者，以下簡(jiǎn)稱我）通過(guò)電子郵件與第一作者M(jìn)artin Nisser進(jìn)行了交談。

Q

IEEE Spectrum：除了激光切割機(jī)，您的系統(tǒng)還可以與哪些制造商一起工作，以及需要進(jìn)行哪些修改？

Martin Nisser：我們基于運(yùn)動(dòng)的信號(hào)技術(shù)通過(guò)將制造指令編碼到制造文件本身，避免了與特定制造平臺(tái)通信的需要。對(duì)于我們使用的激光切割機(jī)，這需要將指令嵌入到pdf中。此功能使我們的附加組件不受特定制造平臺(tái)的影響，因此它不僅在各種激光切割機(jī)品牌之間，甚至在3D打印機(jī)之間都是可移植的—通過(guò)將制造說(shuō)明轉(zhuǎn)換為G代碼，我們也能夠?qū)⑽覀兊南到y(tǒng)部署到3D打印機(jī)上。

這樣做的好處是，我們的信號(hào)技術(shù)可以用于將研究人員的定制硬件附加組件部署到任何使用2軸CNC平臺(tái)的機(jī)器上，盡管首先需要在硬件上進(jìn)行修改，以便將其物理連接到不同的末端執(zhí)行器，第二種是在軟件上，根據(jù)不同的加速度進(jìn)行校準(zhǔn)。這種通信模式的一個(gè)缺點(diǎn)是，通信是單向的：平臺(tái)不可知論意味著硬件插件無(wú)法訪問(wèn)制造文件本身，因此依賴于一種推算航位的形式，這意味著它在發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)無(wú)法自我更正。

Q

操作LaserFactory需要什么水平的技能或經(jīng)驗(yàn)？你希望誰(shuí)可以從該設(shè)備中受益最大？

一旦LaserFactory被組裝并安裝到激光切割機(jī)上，就不需要進(jìn)一步的操作干預(yù)。在短期內(nèi)，這種一站式的制造方式將有利于研究人員、教育工作者、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員和希望快速原型化功能設(shè)備（如可穿戴設(shè)備、機(jī)器人和印刷電子產(chǎn)品）的制造商。它也是一個(gè)令人信服的解決方案，用于后勤挑戰(zhàn)性的環(huán)境，如空間，在那里，遠(yuǎn)程創(chuàng)建功能設(shè)備的能力，按需和無(wú)需人工干預(yù)是至關(guān)重要的。

更普遍地說(shuō)，用戶在需要為設(shè)備創(chuàng)建物理原型但可能不具備制造這些設(shè)備的技能的情況下會(huì)受益；人們不應(yīng)該期望將來(lái)?yè)碛兄圃鞕C(jī)器人的工程學(xué)位，就像他們應(yīng)該擁有安裝軟件的計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)位一樣。

Q

你可以用什么方法擴(kuò)展這個(gè)系統(tǒng)？

我們希望在這項(xiàng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，探索如何創(chuàng)建更全面的三維幾何圖形，或許可以將傳統(tǒng)的三D打印技術(shù)融入到這一過(guò)程中。此外，我們還想繪制出我們所能制造的全部設(shè)計(jì)空間，例如利用激光切割機(jī)平臺(tái)的全部體積空間來(lái)制造長(zhǎng)度不超過(guò)1米的設(shè)備。除了工程設(shè)計(jì)，我們還考慮如何將這種一站式制造設(shè)備車間最佳地整合到當(dāng)今現(xiàn)有的制造供應(yīng)鏈中，以及我們可能需要解決哪些挑戰(zhàn)才能實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。

Q

你對(duì)個(gè)人制造商的未來(lái)有何展望？

從星際迷航的Replicators到Richie Rich的許愿機(jī)，媒體長(zhǎng)期以來(lái)一直在鼓動(dòng)人們猜測(cè)一臺(tái)能夠根據(jù)需要為人們創(chuàng)造任意“東西”的機(jī)器。在研究中，用機(jī)器制造von Neumann的萬(wàn)能構(gòu)造器（universal constructor）這樣的機(jī)器的想法也受到了認(rèn)真的關(guān)注，近幾十年來(lái)，研究人員積極致力于實(shí)現(xiàn)一個(gè)長(zhǎng)期愿景，即能夠下載一個(gè)設(shè)備文件，只需按一下按鈕就可以制造出來(lái)。我們希望有一天，通過(guò)個(gè)人制造機(jī)器制造定制硬件將允許盡可能多的個(gè)性化，就像今天下載軟件一樣簡(jiǎn)單直接。

原文標(biāo)題：改進(jìn)的激光切割機(jī) 打造功能完全的無(wú)人機(jī)

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