日本,是個神奇的國度,日本人的腦洞大的突破天際,貫穿地球。島國人民總是用事實告訴吃瓜群眾,只有人類想不到的,沒有他們做不到。
提起機器人大賽,大多數想起的都會是鋼筋鐵骨的高達大戰。
或是火花四濺的機甲爭霸。
但在島國人民的眼裡,就完全不一樣了。
Robocon,中文俗稱“蘿蔔坑”,是全日本高中生的機器人大賽。賽事是由森政弘創辦的,著名的“恐怖谷”理論就是他提出來的。
Robocon始於1988年,第一屆比賽的項目,是造出兩節乾電池驅動的載人交通工具:搭載一個體重60公斤以上的人類,跑完35米路途,用時短者勝。
自此之後的每一年,日本都會舉辦一場Robocon高中生機器人比賽。雖然主題年年不同,但魔性的本質從來沒有改變過。
2017年比賽的主題是:大江戶機器人忍法帳(其實就是扎氣球比賽)。
2018年比賽的主題是:中二咖啡館
就是簡單的扔瓶子游戲,即拋出礦泉水瓶後,讓瓶子能夠以直立的方式平穩落地,這個遊戲看似簡單,但就算是擁有世界上最佳運動天賦的球星,成功率都不到1%。
而在這屆Robocon高中生機器人比賽中,一群十幾歲的少年居然讓扔瓶子的成功率達到了99%。
此次比賽共分為四個階段
一、不同位置,一次扔三瓶。
二、遠距離高臺。(瓶子被甩上兩層樓高,依然平穩著陸)
三、高臺“擠地鐵”。(窄小的空間,連翻 (大概) 十隻瓶子上去,後面的不能把前面的擠掉)
四、非常規目標,蹦床彈彈彈。(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)。
扔瓶子雖然看起來簡單但操作起來絕非易事,其中更是蘊藏著複雜的科學原理——角動量守恆(conservation of angular momentum)
角動量守恆定律
也稱動量矩定理,表述角動量與力矩之間關係的定理。
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。
如,投擲硬物,重力會將硬物拉回地面,那是因為物體是實心的,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。
然而,水瓶不一樣。它含有液態水,水在瓶內會自由晃動,從而改變質量分佈。液體(或網球)的重新分配會減慢瓶子的旋轉速度。
簡單來講,就是使用適量的液體可以減緩瓶子的旋轉,瓶子失去旋轉速度會看起來像在某個水平位置靜止。然後,確保瓶子以接近垂直的方式下落,最後順利著陸。
當然想要保證成功率,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。日本Robocon高中生機器人比賽看似中二但其實是智慧與科技的碰撞。如今,日本的工業機器人,在全球市場的佔有率超過五成(52%) ,這與島國人民的“中二”也是密不可分的。
工業機器人雖然不太需要熱鬧的外表和鬼畜的動作,但對開發者來說,賽場和夢境裡流過的熱血大概同樣適用。
值得慶幸的是,這樣的比賽並非只在日本才有,在中國內地也已經舉辦了18 屆。想必在這樣的環境中,中國的少年,和他們製作的機器人,也可以生長得更加茁壯。
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