视频:运动系统驱动机器海豚

位于加州科维纳的QuickSilver Controls公司开发了一种特殊的运动控制系统软件，用于控制最近上映的电影《温特》(Winter)中使用的一只机器海豚的运动，这只海豚长着一条假尾巴。这只机器海豚被用于电影镜头中，与真正的海豚在一起会太危险、太累或耗时。

其中14个特殊驱动器由QuickSilver的2.0英寸QCI-D2-MG-01运动控制器驱动。(53毫米)x 2.5英寸。(63mm)闭环步进电机控制器。它提供12至48 V dc和高达3.5安培的连续和4.5安培的峰值。

该控制器被包装在一个定制的水封容器中，容器中装满了环保的植物油，可在海豚槽中操作。尺寸为23的步进电机连接到许多线性驱动器，这些驱动器可以使海豚的身体和尾巴上下左右弯曲。

QuickSilver Controls开发了一种自定义软件算法，用于从木偶师通常使用的多个rc型控制器控制各种执行器进行平滑协调控制。快速的响应时间有助于满足Renegade Designers Inc.和K&B Effects Group的Eric Fiedler设计的项目的紧张时间表。

应用程序的细节

Don Labriola, PE, QuickSilver Controls Inc.，提供了关于该应用程序的额外信息，如下所示。

KNB EFX集团联系QuickSilver控制公司，为其快速转弯项目提供运动控制帮助——一个机器海豚一部关于温特的电影这是一只在蟹网中受伤的海豚，她失去了尾巴，后来装上了一条假尾巴，帮助她活了下来。

KNB除了模仿海豚的流体运动外，还需要模仿海豚的大小、颜色和保水能力。由于电影需要在水中和水面拍摄，所以使用了具有内部电子设备和驱动器的全尺寸海豚机器人。这将消除木偶经常使用的弦，由于它们对水面的影响，它们将更难加工出来。

海豚需要在水深约10米的盐水中活动。它需要避免化学物质污染水族箱，或者伤害真正的海豚或水中的演员。需要多个协调的驱动器来处理模拟实际海豚运动所需的许多元素。动作需要实时调整，在拍摄过程中与演员互动。电影行业的首选方法是“木偶大师”通过多个复杂的无线电控制(R/C)多轴控制头来控制动作。避免预先编程的动作，以防止镜头之间的编程停机，这将浪费演员和摄制组等待的宝贵时间。由于海豚需要在盐水中工作，正常的无线电连接被携带相同多路信号的小电线所取代。

海豚的机械脊柱和肌肉是由几个铝盘组成的，这些铝盘通过几组沿中心线的枢轴连接在一起，对防水线性执行器提供了上下弯曲(轴一起工作)和左右弯曲(执行器不同工作)的能力。线性执行器是Ultra Motion LLC的专业产品，出于安全考虑，在导电的盐水环境中，线性执行器由低压步进电机驱动。绝对位置反馈由内部密封电位器提供。这些电子产品是通过将电路板安装在定制的密封盒子里来防水的，盒子里装满了植物油，并加入了少量的干大米作为干燥剂。食品级产品被用来代替正常的矿物油和硅胶，以防止在泄漏的情况下有害化学物质污染水族箱。

QuickSilver Controls QCI-D2-MG-01运动控制器使用电位器在这些开环步进器周围闭合环路。首选的方法是包括电机轴反馈，使电机可以换向以获得更高的性能，但特殊水下执行器的交货时间阻止了这种定制水平。相反，电机速度是通过一个简单的控制回路来命令的，将电位器反馈与命令信号进行比较。增益被调低，以平滑来自R/C控制器的运动，它每秒只更新大约30次。控制器上的第二个处理线程用于监测和恢复开环步进电机的堵塞。

RC控制信号(见下文)和控制器之间的初始接口使用小型线性电位器机械连接到标准RC伺服执行器。这增加了水下作业系统的复杂性和脆弱性。为了满足拍摄计划，QuickSilver增加了使用R/C 1-2毫秒控制脉冲的能力作为标准选项。该功能在不到一天的时间内添加，以保持项目的进度，允许来自接收器的脉冲宽度信号来控制运动。

无线电控制(R/C)信号

无线电控制平面和汽车使用多路脉冲宽度信号方案在一个无线电链路上控制多个控制轴。RC控制模块中的处理器对各种操纵杆、微调件、电位器和开关进行测量，并可进行混合、处理、回转限制和范围限制，产生多个耦合的位置控制信号。单个信号使用脉宽调制进行编码。标准R/C控制器和电机名义上使用1- 2毫秒的脉冲宽度，0 V到3.3 V，来指示所需的位置，尽管有些可以使用扩展的0.7毫秒到2.3毫秒的定时。对于标称计时，1毫秒的脉冲表示一个方向上的极端运动位置，1.5毫秒的脉冲表示居中，2毫秒的脉冲表示相反的极端位置。由RC控制的每一个多轴都提供了自己的脉冲调制(PWM)控制信号，该信号由控制器按顺序发送，并由接收机进行多路复用。多路复用多个信号将任何特定通道的更新速率降低到大约20毫秒到30毫秒。

——由Mark T. Hoske编辑，CFE Media内容经理，控制工程而且设备工程，mhoske@cfemedia.com．

-看到一个快速银控制视频显示海豚机器人的运动。

- - - - - -看看华纳兄弟电影的预告片，海豚的故事，可在DVD上下载．

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