用数控机床+3D 打印，油管「手工耿」DIY 了刻南瓜机器人

YouTube 上奇人不少，比如一位致力于用 3D 打印、等离子切割、点焊、数控机床等硬核技术造点新奇小玩意儿的 Shane Wighton。

在今年 3 月 4 日刚刚注册油管账号成为一名博主后不久，Shane Wighton 就凭借一条时长 21 分 06 秒的视频轻松获得了 502 万次观看。

视频中，小哥借助蒙特卡罗法暴力求解，设计了一款号称百发百中的曲面篮板。

今年 5 月，Shane Wighton 又脑洞大开，设计了一块能实时识别出球方向和速度、立即调整角度、保证进球的平面篮板。

的确看上去更加智能了！

就在网友们大呼 NBA 要大结局了的时候，小米集团副总裁、技术委员会主席崔宝秋也表示：

为什么不再硬核一点，通过视觉识别技术+传动装置，让篮筐上下移动并自动调整角度，使每个投篮都变成空心球？

这周，油管网友们盼星星盼月亮，终于蹲到了 Shane Wighton 的「万圣节特辑」：利用机器人，在南瓜上实现精细雕刻。

先来感受一下。

自制机器人让 Tony 下岗

这款会刻南瓜的机器人，灵感实际上来自于一款剪发机器人。

7 月，作为名副其实的「外国手工耿」，Shane Wighton 通过硬核 DIY 进军美发行业。

首先，选择自己最心仪的一款发型，点击 Enter。

接下来只需钻进机器中，接受机械臂的 360 度旋转式修剪，就可以重新变回精神小伙了。

不仅如此，剪发过程中机器人还会和顾客尬聊几句，只聊天气不聊办卡，用户体验可以说是满分了。

硬件上，这款机器人的主要部分是一个五轴数控机床，外加 4 个控制电机的大型驱动器、与计算机相连的微控制器、一台通过面部识别和深度数据找到人头确切位置的英特尔 Realsence 深度相机。

这一过程中，小哥也是再次拿出了看家本领，比如等离子切割、点焊、3D 打印等技术。

软件方面，采用 3D 建模，以便机器人更好地理解顾客的头型、发型、不同区域头发的长短差异等。

看上去好像并不复杂，但 Shane Wighton 的确考虑了很多细节。

比如，理发师在剪头发前要先用梳子分出一缕头发，小哥起初打算借助摄像头进行观察，设计一个类似的装置（如下图）。

但最终，他颇具创新的点子是：用类似吸尘器一样的软管把头发吸起来进行修剪。

只会抓取、修剪头发自然是不够的，Shane Wighton 还有一些巧思：

加入机器的整体旋转功能，顾客无需一直转头，机器人会自行 360 度旋转；

设定权限，当机器转到额头部分时改变修剪手法，避免剪出“狗啃式刘海”；

在机械臂最末端加入一个开关，每当开关碰到人就会自动往后退一定的距离（距离也是经过小哥精密计算的，不同发型的头发长短设定也不同），避免伤到人。

机器人硬核刻南瓜

有了 DIY 理发机器人的经验，Shane Wighton 赶在万圣节给大家表演了一出刻南瓜。

关于为什么要用机器人刻南瓜，视频一开始小哥就做了解释：

大家都说我很幸运，机器人没戳烂我的脸。于是我在想，把脑瓜换成南瓜，用机器人来戳一戳，是怎样的一种体验？

为了实现心中的疑惑，Shane Wighton 打算对理发机器人进行改造。在他的设想中，万物皆可用南瓜雕刻出来。比如。。.。。.妻子瞪自己的样子。

起初，他的想法是：把理发机器人的「剪刀手」卸了下来，换成了一个铣床主轴。

这里解释一下，铣床是机床的一种，主要是通过铣刀（一种旋转刀具）对工件的平面、沟槽、分齿零件、螺旋形表面等各种曲面进行加工，在机械的制造、修理上有广泛的应用。

接着，为使系统严格符合数控铣床的要求，再利用 CAD 在软件方面进行相应的调整。

然而一番操作后，Shane Wighton 发现了一个残酷的事实：仅有圆形轴承还能派的上用场。

于是他决定拆解理发机器人，从 0 到 1 进行元件重构。

他表示：

此次用到的有机械加工、用光固化打印机 Form 3 进行的 3D 打印、 车床加工、焊接、激光切割等等。

建立好硬件后，小哥开始写软件——这也是成功的关键。

关于如何用南瓜刻万物，小哥觉得只要把一张纸上的图案映射到南瓜上就好，但要把 2D 转换为 3D 并非如此简单。

要解决这个问题，方法只有一个：荷兰地图学家 G.Mercator 于 1569 年创立的墨卡托投影。

墨卡托投影是一种正轴等角圆柱投影，百度对其的解释是：

假想一个与地轴方向一致的圆柱切或割于地球，按等角条件，将经纬网投影到圆柱面上，将圆柱面展为平面后，即得本投影。

通俗来讲，这是一种在纸上展开球体的方法，我们今天看到的地球的平面展开图就是以这种投影得来的。

借助这一思路，Shane Wighton 又进行了大量的研究、推算、迭代。

最终，机器人在南瓜上刻出了想要的图形。比如这样的南瓜灯。

再比如 Shane Wighton 妻子的头，画风有点诡异。。.。。.

其实，不少网友都在赞叹小哥的创新力和行动力，但如果有人问 Shane Wighton 为什么要费这么大工夫制造这些小玩意儿，或许可以用一位微博网友的评论来回答：

技术大牛们可能会用手机发射信号到外太空的卫星，再由卫星发射信号回来，只为了控制桌面上一盏台灯的开关。而这只是为了证明：我能做到，i made it！
责任编辑：PSY