“扔瓶子”有套路？日本高中生開發機器人，手殘黨們有救了

作者 | 琥珀

出品 | AI科技大本營（ID:rgznai100）

 

沒想到始於 2016 年的一款扔瓶子游戲，竟到如今還流行在（視訊中的）街頭巷尾，得到不少年輕人的追捧。

 

 

如果你還沒嘗試過這項活動的話，那麼我相信你一定玩過去年國內火爆一時的微信“跳一跳”小遊戲，或者說育碧的 Bottle Flips。

 

 

雖說都是人們無聊之時打法時間的一種休閒方式，但是不是有種欲罷不能的感覺？儘管這股流行風潮已經過去了，但年輕人們總是在樂此不疲地尋找新玩法。

 

在去年日本舉辦的 RoboCon（Robot contest 縮寫，亞太廣播聯盟機器人大賽）全國高中機器人大賽中，扔瓶子的藝術被提升到了一個新的高度。表演者：機器人。它完美丟擲了人類扔瓶子時的精彩畫面，毫不遲疑，直擊目標！

 

先來看看以下一段視訊：

 

 

 

從視訊中可以看到，從測試目標位置，到最終做出拋擲行為動作時，機器人手臂基本不受人類實驗者的直接控制。看來，僅僅是擺動兩下，拿起放下物體，早就無法滿足人類對機器人手臂的想法了。

 

VICE表示：“團隊成員為年齡大概在 15 到 20 歲之間的少年，但他們製造出的機器人拋擲水瓶的精確度卻讓人難以置信！”

 

 

• 有的設法以精準的角度將瓶子從桌上彈開，以便瓶子正面朝上。

 

 

• 還有快速連續發射多個瓶子，甚至移動時也可以做出這些動作。

 

 

• 最令人印象深刻的是，機器人設法將水瓶拋擲到蹦床上，然後再將其彈擲到高處，並穩穩站立。

 

這一舉動也得到了網友們的稱讚：“這些學生們非常棒！看起來可以嘗試到不同的應用中去。”

 

比賽最終由日本 National College of Technology Kumamoto 團隊獲勝。他們所製造的機器人可在旋轉過程中釋放瓶子，然後在空中旋轉並平穩落地。如下：

 

 

不過，還有人認為瓶子裡裝的不是水，反而降低了操作難度。那麼將一個裝有一點水的水瓶，扔起翻轉幾圈後立在桌子上，究竟隱藏著怎樣的科學原理呢？

 

那麼我們來簡單科普下：在物理學中，這被稱為角動量守恆（conservation of angular momentum）。

 

物體的角動量取決於其角速度（旋轉時的速度）和慣性矩。當沒有外部扭矩作用在物體上時，必須保持其角動量。

 

想象一下，投擲硬物如硬幣。重力會將硬幣拉回地面。因為物體是實心的，所以它的質量分佈不會隨著它在空中飛行和旋轉而改變，並且它的慣性矩和角速度保持不變。這使得很難預測硬幣是否會落在頭部或尾部，因為它隨著它的下落而不斷旋轉。然而，水瓶是不同的。它含有液態水，可以在瓶內自由晃動，改變質量分佈。液體（或網球）的重新分配會減慢瓶子的旋轉速度，使其立即著陸。

 

總結來講，就是使用適量的液體來減緩瓶子的旋轉，瓶子失去旋轉速度會看起來像在某個水平位置靜止。然後，確保以接近垂直的方式下落，最後順利著陸。當然，還需要考慮到流體動力學、拋射物運動、向心力和重力等因素。

 

 

實際上，2018 年，美國的物理學家們將扔瓶子這一現象通過物理學原理進行了解釋，並發表在美國物理學雜誌（American Journal of Physics）上。

 

傳送門：https://aapt.scitation.org/doi/10.1119/1.5052441

 

為什麼人們都痴迷於這項活動？反正我這位老阿姨已經搞不懂了。自己特意嘗試了下，沒有一次成功，但又不服輸，繼續玩了好久……可能這就是這項活動的樂趣所在吧~

 

值得一提的是，堪稱機器人賽事 20 多年曆史的亞太廣播聯盟機器人大賽 Robocon，並非只在日本才有，在中國內地也已經舉辦了 18 屆。去年以“飛龍繡球”為主題的賽事中，一臺機器人到放球區拿起繡球，交給另一臺機器人，頗具有娛樂性，又考察了參賽者的技術各項能力。

 

 

除了 Robocon 之外，像Robotac、以及由大疆資助舉辦的 Robomaster 等機器人賽事，也一度受到了不少高校學生及老師的歡迎。面向青少年的，還有 FIRST 系列機器人比賽、VEX 機器人比賽以及官方主辦的國內機器人比賽。正所謂，這是一場科技界的機器人競技平臺， 也是年輕人將理論與實戰相結合的寶貴舞臺。

 

最後，推薦一篇來自大疆RboMaster技術總監YY碩的分享大疆RoboMaster技術總監：我是如何成為一名機器人工程師的，希望對正在奔向機器人學習的朋友們有所幫助。

 

加油吧，騷年們！

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