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3D打印技術參考注意到，最新一期nature雜志，以封面文章刊登了索尼人工智能機器人Ace，在真實環境中與高水平乒乓球運動員對戰的研究。
這是一臺有8個自由度的機械臂，其連桿經過拓撲優化設計，采用Scalmalloy鋁合金和3D打印技術制造，在保證結構強度的同時盡可能減輕了連桿的質量。
這場比賽的結果是，機器人在對陣兩名職業選手時，雖整體落敗，但也贏下1局；而在對陣有10年以上訓練經驗的精英選手時，它以3:2的成績勝出。
報道指出，乒乓球運動所要求的閃電般的反應速度、感知能力和技巧，一直是檢驗機器人技術發展程度的最嚴峻的考驗之一。
Ace通過相機感知系統、深度強化學習與優化控制相結合，在實時、高動態、對抗性的物理游戲中首次超越人類運動員，因此被譽為是機器人領域的一個重要里程碑。
在這里我們仍然關注本行業所在意的材料、結構和工藝。
文章中明確提到連桿結構進行了拓撲優化，這里指的是鏈接關節之間的剛性機械臂段，屬于承力結構件。為實現整個系統能夠高速、精準地做出實時反饋，系統減重就非常重要。
拓撲優化因此是必要的手段，它在給定的實際空間、負載和約束條件下，通過優化材料分布，最終使機械臂在保證結構剛度的前提下，盡可能的減少材料用量。
重量越輕， 機器人高速、高動態運動的慣性就越小，進而能夠提高響應速度和運動靈活性。
從結構圖可以看出，機械臂幾乎全部鏤空，拓撲優化程度相當徹底，再減就怕只能用點陣填充實體部分。
在材料上，Scalmalloy鋁合金屬于輕質高強鋁， 室溫拉伸強度520MPa、屈服強度480MPa、延伸率13%，是一款專為增材制造而開發的材料，可謂綜合性能優秀。
常與之相比較的，就是普通鋁合金AlSi10Mg，其抗拉強度僅300MPa，屈服強度僅200MPa，強度較低。雖然對于一般的應用場合能使用，但是對于高承載應力的結構件應用場合，則不能滿足要求。
通過結合拓撲優化和Scalmalloy鋁合金， 機器人手臂 完美實現了整體結構的高剛性和輕質需求，對于實現靈活反饋提供了保障。
而對于制造技術來說，3D打印無疑是上述兩個關鍵因素的強綁定。該技術本身對于制造復雜、異形結構具有天然的優勢，能夠實現極小曲率特征制造。通過將“先進設計+高性能材料+3D打印”綁定在一起，將為產品帶來性能的大幅提升。
這也讓筆者想起上周在北京舉辦的機器人馬拉松比賽，機器人重量直接影響電池續航、動作靈活性，對笨重的大家伙，取勝也比較困難。而實際上，確實有有一些知名“選手”在開發過程中使用了3D打印技術。
此前，Scalmalloy鋁合金是航空航天、衛星、高端賽車應用領域的關鍵高端材料，被用于機器人領域的報道還比較少，也可看出未來的應用潛力將非常巨大。目前，該材料已經可以在國內買到，中體新材已獲得這款產品的中國生產和銷售授權。
注：本文由3D打印技術參考創作，未經聯系授權，謝絕轉載。
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