This method supports all platforms, but when I do it I use Windows 7 x64 version.
A complete guide to do this will come later.
Win7x64
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Softwares to prepare:
VISUAL C# EXPRESS 2010
Kinect for Windows (SDK)
Arduino 0022
FTDI driver (if win7x64)
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Code:
C# code (Azureviolin)
Arduino Code (Azureviolin)
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Hardwares to prepare:
Kinect
Isobot
ArduinoMEGA
Linkingboard, for powering and Voltage-transforming
-
通过简单的外部电路连接到任何录/放音手持设备上，比如手机/MP3，实现存储125KHz明码RFID门卡内容，从而在同时拥有多张射频门卡时抛弃体积过大或者外形不美观的门卡，用手机开门。
预计从原型设计到试验成功：3天。
2张USB声卡30元，其余为现成材料。
项目启动。
2011/10/27 项目暂停，让位于Kinect控制机器人项目。
We’ve got Hackerspaces all over the globe for people who wants to hack some interesting device, who wants to build their own product, or who wants to simply do things they like. But how about when you are travelling? Hackers on A Plane project gives hackers a chance to go around the world to hack and see other people hacking in a fairly low price. However, when hackers arrive their destination, they still need a place to stay at night, if they don’t feel like hacking in a hackerspace all night long.
Hack Inn is this idea in my mind, after knowing about Airbnb, that if Hackers who have a spare room to rent, no matter through Airbnb or any other room renting services, turn their room into a place both for hacking and sleeping/resting. Most hackers will have a small workshop in their house, let it be a room or a garage or a basement. Just simply combine the access to the workshop with the access to the room for renting, here’s a new Hack Inn.
To room owners, the meaning for a Hack Inn is you don’t need to pay extra money to raise people’s interest in renting your space rather than others.
To travelling hackers, Hack Inn provides a low-cost space to live, and a convenient place to do small projects (you definitely want to be in a hackerspace when doing a large scale project).
I personally start turning my apartment in Beijing into a Hack Inn from today. And I named it “Doraemon’s Hack Closet” .
普通电机是用N种不同的材料，再加上复杂设计，自己制作七七四十九日恐怕都不成，工艺复杂，还可能装x不成。我们的兔型单极电机是用电池、铜线、磁铁、加上一点点创意制做而成，不需冷藏，也没有防腐剂，除了显示牛x之外，样子还很萌。
| DIYer: | GuokrDIY |
|---|---|
| 制作时间: | 10分钟 |
| 制作难度: | ★★☆☆☆ |
| GEEK指数: | ★★★☆☆ |
发表演讲的时候，为了播放幻灯片，受到鼠标或者遥控器所限，无法随心所欲地表达自己，怎么办? 果壳DIY倾情推出手势控制PPT的方法：完全脱离束缚，依靠手臂的位置控制PPT的放映、而且设置过程只需10分钟，完全零基础，只要会使用windows就能操作！
自从微软为Xbox360推出了Kinect体感控制器之后，各种破解应用层出不穷。现在微软已经发布了官方的SDK（软件开发工具包），果壳 DIY编辑也不由一时手痒，想写一个用手势通过kinect控制ppt的程序，可上网一搜，发现已经有人写过了……于是就用了人家的源代码，把需要用到的软硬件打通了一遍，作为kinect的入门应用吧。
DIYer: 天蓝提琴，程序作者JoshB
制作时间: 10分钟
制作难度: ★☆☆☆☆
GEEK指数: ★★★★★
* 1 硬件准备
* 2 软件准备
* 3 你需要做的
* 4 如何操作PPT呢
* 5 DIYer签到处
● 微软Kinect传感器。
● Kinect专用电源适配器。如果是Xbox360同捆的kinect，需要为kinect连接电脑而额外购买一个电源适配器。如果是单独包装的kinect传感器，包装中自带了这个适配器，无需额外购买。
注意：Kinect的接口不是USB口，使用的电源功率也不同。
● 安装了Windows7的笔记本电脑。
详细配置要求如下：
双核2.66GHz或者更快的中央处理器
Windows7兼容的显卡，要求支持DirectX® 9.0c
2G内存（推荐4G以上）
（除win7外均可点击下载）
● Windows 7 (x86 or x64) 操作系统
● Visual C# 2010 Express
● Microsoft .NET Framework 4.0
● Kinect Powerpoint Control 本项目的核心程序,作者 JoshB 。
● Microsoft Speech Runtime
● Microsoft Speech SDK
这两个语音功能在程序中默认是关闭的，但是不安装的话无法运行程序。为了尊重原作者的程序，果壳DIY编辑就不放出的版本，只好请大家把这样个语音功能包也一起安装了吧。
● 微软官方Kinect SDK: 这个SDK中包含了Kinect的Windows7驱动程序，选择对应的版本下载。不过这两个版本的内容是完全一样的…因为微软并没有开发X64的Kinect SDK。
● 下载完所有的程序之后，依次安装Visual C# 2010 Express, .Net Framework4.0, KinecSDK, Speech Runtime, SpeechSDK。
● 将Kinect通过专属电源适配器连上电脑的USB口。
注意：要先安装KinectSDK，再将Kinect和电脑连接起来，否则会导致驱动安装失败。
运行Visual C# 2010 Express，打开Kinect Powerpoint Control中的KinectPowerPointControl.sln文件，然后点F5运行程序，会出现如下窗口：
这个程序追踪人的头和双手的位置（截图中的三个红色圆点）。
当手臂平举时，手掌和头部之间的距离超过一个阈值，手掌处的红色小圆就会变成绿色大圆。每当左手红色小圆变成绿色大圆时，程序会输出一个“←”到Windows系统中当前激活的窗口，相当于点了一下键盘上的“←”键。右手相当于“→”键。
只要先运行这个程序，再播放PPT，此时这个kinect追踪的程序仍在在后台运行。当你伸出右手，ppt就向下翻页（和按下“→”相同）；当你伸出左手，ppt就向上翻页（和按下“←”相同）。这样一来，演讲的时候就不需要使用鼠标或者遥控器来控制ppt了哦~
本品不适合讲到激动之处就手舞足蹈的人群使用……
实际上这个程序还远未完善，比如它不能点击播放ppt中的多媒体文件。手上有kinect的同学可以尝试完善一下这个程序，然后准备一个题为“如何用手势控制PPT”的演讲来向大家展示你的成果。
在那些看《变形金刚》动画片、玩变形金刚玩具、拍变形金刚洋画儿长大的80后之中，有很多人现在已经成为电子、机械、自动控制等等各个领域的工程师了。如果能够亲手制造变形金刚，对于其中的任何人来说，都具有不可抗拒的吸引力。猜想一下，如果用地球科技来制造擎天柱……
变形金刚是来自塞伯坦星球的机器生命，他们的科技树与人类自然是大不相同。而在《变形金刚1》中，第七区（Sector 7, 电影中美国政府直属的一个崎岖部门，职责是保卫世界免遭具有危害性的陌生外来威胁）的探员西蒙斯（Simmons）甚至告诉大家，被冰封的威震天是数十年来人类科技的源泉，包括集成电路、激光、宇宙飞船等等先进科技都是通过对威震天进行反向工程研究而得到的。
现代人类科技的源泉……
在那些看《变形金刚》动画片、玩变形金刚玩具、拍变形金刚洋画儿长大的80后之中，有很多人现在已经成为电子、机械、自动控制等等各个领域的工程师了。如果能够亲手制造变形金刚，对于其中的任何人来说，都具有不可抗拒的吸引力。果壳DIY在此抛一小砖，以汽车人首领擎天柱为例，猜想一下用地球科技制造擎天柱的可能途径。
擎天柱分解说明图
* 1 材料：金属玻璃（Metallic glass）
* 2 传动：液压传动+机械传动
* 3 智能：基于硬件的遗传算法+量子计算机
* 4 能源：小型核反应堆
* 5 武器：导弹、激光炮、巨型冷兵器
* 6 飞行：矢量喷嘴（Vectoring Nozzle）
* 7 制造变形金刚，至少需要以下几种类型的人员
* 8 制造变形金刚的一般步骤
金属玻璃，注意尺寸在厘米级
根据美版动画的设定，一些最耐打的变形金刚（比如铁皮 Iron Hide）使用一种名为Trithyllium的合金钢作为材料。在人类科技中，最接近的也许就是金属玻璃了。
金属玻璃又称非晶态金属（Amorphous metal）。绝大多数金属在从液态冷却为固态的过程中会结晶，生成形态各异的金属颗粒，也就是晶体。在晶体内部，金属原子是有序排列的。而玻璃则完全不同，从熔融态冷凝呈固态的过程中，结构几乎没有变化；固态的玻璃其内部结构还是和液态时一样，是杂乱无章的。这两个不同的状态各自决定了金属和玻璃的特性：金属的延展性更强、玻璃的硬度更高但更脆弱。金属玻璃则是在极短的时间内将液态金属降温凝固，让金属原子来不及形成结晶就固定下来，成为微观结构类似玻璃的材料。
注意到了吧，虽然“金属玻璃”的中心词貌似是“玻璃”，但它却是货真价实童叟无欺如假包换的金属啊！中国科学院金属研究所研发的镁基金属玻璃或许是世界上强度最高的金属。
金属玻璃的强度高，密度小，钛基金属玻璃已经在航空航天领域实际应用很久了。不过，金属玻璃有个最大的缺点，就是无法做的很厚，能做到十几毫米的已经算是很厉害了。想用金属玻璃作为擎天柱的主要结构材料，可能还有一段很长的路要走。
齿轮泵爆炸图
采用液压传动的优势在于：同等体积、同等重量下，液压传动系统拥有更大的输出功率，也就是说能够支撑起更重的机体、使用更重型的武器。而在需要减震的场合，比如从一百米高的大厦顶部直接跳到地面上，液压元件辅以弹簧无疑是最好的选择。此外，液压系统能够实现大范围的无级调速，这一点比机械传动实现的体积更小也更方便。液压传动的缺点是，由于液体介质的可压缩性，无法得到严格的传动比，所以在需要精确控制传动比的场合，比如调整手部的细微动作以将枪口对准一公里外的霸天虎什么的，还是需要电机+齿轮这样的机械传动方法来进行补充。
Hod Lipson的自主学习机器人视频
不得不承认，创造变形金刚的大脑将是对当前人类科技的最大挑战。目前在人类世界中还没有哪位科学家宣布自己得到了高水平的人工智能，所以果壳DIY 只能介绍一个从理论上说更有希望的方向：遗传算法。看到这个名字，各位果壳er们想必多少也能猜到一点：这个方法之所以被认为是更有希望的，只是因为从理论上来说，经过足够长的“进化”时间之后，这个算法将一定会收敛到最优解。在实际操作中，由于不可能有无限长的进化时间，通常认为由遗传算法得到的解是一个近优解。目前对遗传算法进行改进的主要方向就是缩短进化时间，从而在最短的时间内得到符合要求的近优解。
用硬件电路比如FPGA（现场可编程门阵列，是一种可以通过软件编程来改变硬件连接的集成电路）来运行遗传算法的程序，也就是让FPGA自己对自己进行编程，程序直接用硬件电路来表示，能够大大提高进化的速度。
D-Wave System公司推出的，具有128位量子比特的超导隔热量子优化处理器。尚未得到学界广泛承认
既然提到了进化时间是遗传算法最大的瓶颈，有没有比在FPGA上进化速度更快的解决方案呢？目前看来，希望最大的就是目前尚在研究中的量子计算机了（最近有个加拿大公司号称自己发布了全球第一款商用量子计算机，不过没有得到学界的广泛承认）。量子计算机和电子计算机最大的区别就是：量子计算机能同时处理很多不同的输入情况来进行计算的，而电子计算机则只能按顺序依次计算每一种输入。打个不太恰当的比方，如果擎天柱大哥正在1V.S.5，那么如果使用电子计算机作为处理器，他就必须依次分析每个霸天虎的动作，5个分析周期之后再决定先砍谁后砍谁；而如果使用量子计算机作为处理器，5个霸天虎的动作和位置将叠加在一起输入量子计算机，1个分析周期之后就能得到反击的顺序。所以，如果使用量子计算机，将会大大提高运算速度，也就能够支持擎天柱使用遗传算法来解决问题。
洛桑联邦理工学院核反应堆图片
由于变形金刚们经常需要长期在外执勤，他们对于能源的第一要求就是：能量密度一定要高。目前人类能够控制的、能量密度最高的能源，就是浓缩铀核裂变反应，也就是目前核电站普遍使用的技术。其原理是用核裂变反应产生的热能来产生水蒸气，推动发动机做功。也就是说，核裂变反应动力和几百年前蒸汽机动力的本质区别，仅仅是产生热能的方式不同。
不过，由于变形金刚经常做一些高难度动作，各种翻跟头各种障碍跑，如何在这种情况下维持这个核反应堆正常运转就是个仍待研究的问题了。
激光炮
电影中，擎天柱左手斧右手剑，活脱脱一个冷兵器时代的猛将军。如果是这样也还好办了，打造一把特别大的冷兵器，上面再涂一层橙色荧光涂料就差不多了。可他偶尔也发发导弹，射射激光束什么的……还有一些变形金刚就直接用机枪了，难道是因地制宜本土化了么？总之，除了巨型冷兵器之外，其他武器基本都能在人类世界找到对应的版本，无非就是威力的差别而已。什么？你说那种能打出一个大光球的大炮？三步就能搞定：1 拆个LED手电，得到高亮LED灯；2给LED灯加上电池；3丢出去……
矢量喷嘴
从《变3》中大黄蜂需要开一架外星飞船看来，并不是所有的变形金刚都会飞的。擎天柱貌似也需要背上一个喷射式飞行器才具备飞行能力。而无论是擎天柱的喷射飞行器还是能变成战斗机的威震天，为了能够做出高难度飞行动作，配备矢量喷嘴的发动机都是必不可少的关键一环。
眼镜蛇动作，用矢量喷嘴才容易做出
传统的推进器喷嘴是不能活动的，燃料产生的气体只能朝着一个方向喷射，推力的方向不变，调整运动方向全靠翼面的转动，所以能做的动作非常有限。而装上了三维矢量喷嘴之后，推力方向可以随意变化，自然就能做出高难度的闪避动作。
矢量喷嘴火箭动画
设计算法、编写程序的软件工程师；设计硬件电路，编写底层驱动，应用各种传感器的硬件工程师；设计机械结构、液压系统、齿轮传动等等的机械工程师；从抽象的理论层面来设计系统的控制工程师（可能会硬件或者机械工程师兼任）；专门用各种崎岖的边界条件来考验系统稳定性的测试工程师（可能会由各个专业的工程师兼任）；外形设计师，想要变形金刚长得帅，就全得靠TA；以及统筹所有事物、打通不同专业间工程师的交流障碍、领导项目前进的总设计师。
1 由总设计师给出初始设计需求，包括需要实现什么功能，总的身高体长，整体预算估计等等。
2 各个专业的设计师分别回去分工，讨论并给出各个模块设计细节。包括基本的传动结构，基本的控制算法，用哪些传感器，需要运行在什么硬件平台上等等。
3 外形设计师根据功能需求（主要是机械上的）给出的基本框架来设计变形金刚的外形。机械工程师需要给出变形前后的结构转换过程。也许需要请一位变形金刚玩具的设计师来当顾问会比较容易……
4 各专业人员各司其职，该画画的画画，该买元件的买元件，该做零件的做零件，该写程序的写程序，该画电路板的画电路板，该拉赞助的拉赞助……嗯。
5 每个模块完成以后，都需要进行模块调试，确认模块功能完成，运行良好。比如做了一只擎天柱的手，就需要确定这只手可以握拳可以拿剑可以开枪……
6 将不同的模块组合成更大的模块，进行联合调试。比如两臂和上半身可以进行联合调试，看看双臂是否在接上躯体后仍然能轻松随意旋转。然后组合成整体，进行整机调试，确保擎天柱能跑能跳能说话……之类之类的。
7 稳定性测试，这一步是耗时很长，可以考验结构、电路以及程序设计的稳定性，还有能耗程度。说白了就是将擎天柱放在一个可控制的环境中运行一段很长的时间，看看会出什么问题，需要做什么调整。
8 出厂。如果真的有人买这个变形金刚，可能还需要一个售后跟踪系统，搜集用户使用时遇到的问题和提出的新需求，以便即使维修，以及在下一版本中的改进。
国内有艺术家拆了一辆雪佛兰改装成了一个真实比例的大黄蜂…虽然不能动。不过也算是一个良好的开始，不是吗？
在《武侠杀》中，金城武挂出的一个闪电，轮到了大BOSS面前。只见金城武果断打出一张黑桃2“雌雄双股针”进行闪电改判，劈死了大BOSS，成功拯救了同样只剩一血的甄子丹。这在现实中会发生吗？要怎样做，才能靠扎针使人被天打雷劈呢？
《武侠》中的大反派、七十二地煞的教主在把金城武甄子丹两位主角打得奄奄一息之后，被神编剧借宙斯之力劈死了。电影中解释是，作为一个名侦探柯南附体的中医，金城武成功地在教主的脚底和脖子上分别扎上了一根银针，使教主成功变身人肉避雷针，从而引雷自焚。
如果这场BOSS战发生在现实中，真有个黑道大佬在1917年的云南边陲发扬一不怕苦二不怕死的精神，顶着雷雨天气在无名小村的茅屋前狠揍远道而来的东瀛友人，这位黑道大佬会因为脖子上的银针而被天打雷劈么？果壳自然控认为，这个可能性并不比“因为他揍了东瀛史上最帅的帅哥，引起人神共愤从而被天打雷劈”更大。根据片中的环境看来，无论是周围的树林还是甄子丹他们家的房顶都比身负银针的教主大人更有可能被雷击中。
雷击发生前，天空中云层上部的电子大量跑到了下部，使得云层上部显正电性，下部显负电性，整个云层变成了一个大电容。不过关于这个电子运动的原因，目前学界也没有达成共识[1]。接受了这个设定之后，因为同性相斥，在云层底部聚集的大量电子会将大地表面的电子推向地层深处，使大地表面显正电性。由于异性相吸，云层中的电子们很想到达大地表面，而夹在当中的空气层就像是王母划下的银河，阻挠了电子的前进。随着电子数量的不断增加，它们终于在空气层中找到了一条从云层通往大地的“捷径”，也就是电阻最低的通路。通路上的空气被电离，大量电子通过这条通路从云层底部来到了地表，让环境中的电荷回复平衡。
这就像吹气球，随着气球内外的气压差逐渐增大，气球表面最薄弱的一点会破裂，让气球内外的气压恢复平衡。
之所以说周围的树林和房顶更有可能被雷击中，因为在电子看来，从云层底部出发，选择树顶和屋顶作为进入地面的通路，受到的阻碍会比选择身负银针的教主更小。这是因为，在云层距地面这个距离尺度上，可以认为空气的电阻是和距离成正比的。被淋湿的树顶、屋顶和人体表面，电阻都远小于雨中的空气；而由于树比人高很多，云层底部和树顶之间的空气层厚度要比和他和人体之间的空气层厚度小很多，所以从云层底部到树顶的电阻要比到人体的电阻小很多。当电子的数量增加到足够通过树顶进入大地，而不足以通过教主进入大地时，雷击就在树顶发生了。
那么，如果让秉持着严谨科学精神的果壳自然控来还原《武侠》的BOSS战，名中医金城武要怎样做，才能让教主大人被闪电劈中呢？大吼一声“雷公助我！”然后打出黑桃2替换掉当前判定牌……喂喂，不要那么宅吧。分析一下现实中不幸被雷劈中的案例应该会提供一点思路。
据不同来源的统计，平均每年有60到1000位美国人死于宙斯之怒，由此也引发了对于遭雷劈原因的各种猜测：在雷雨天打手机、打固定电话、佩戴舌环之类的金属饰物、穿钉鞋打高尔夫、放风筝、扎银针，以及……做了坏事人品太糟……
实际上，从雷击的原理看来，只要让人体成为从云层底部到达地面的所有通路中，电阻最小的一条，就能极大地增加此人被雷劈的概率。这也是避雷针的原理[2]：无论有没有避雷针，雷击终究是会发生的；避雷针只不过是高耸出来，给茫然不知所措的电子提供了一条进入大地电阻最小的路径，使得电子更倾向于通过避雷针而不是建筑或者人体进入大地。你看到的没错，果壳自然控一直在使用“概率”“倾向于”之类的词来描述雷击的结果。这是因为，无论怎样干预，由于大气环境的复杂程度，何处会被雷击终归还是一个随机的事件。
注意：人们常误认为避雷针的原理是“越高就越容易被雷击”，并非如此。高的物体之所以容易被雷击，是因为在雷雨天被淋湿之后，它们比较可能成为电阻最小的路径。“高”本身并不是一个会引雷的属性。
口说无凭，美国著名的实验帝《流言终结者》（MythBusters）曾经做过不少和雷击相关的实验，现将结论整理如下：
在雷雨天气时：
打手机 不会增加被雷击概率
少量佩戴舌环等金属饰品 几乎不会增加被雷击的概率（也就是说在教主脖子上扎针几乎不影响）
穿钉鞋 不会增加被雷击的概率（也就是说在教主脚底扎针并无影响）
放风筝 还记得大明湖畔的富兰克林吗？
大量佩戴金属饰品 显著增加被雷击的概率
打高尔夫 哥们，想当人肉避雷针吗？！
此外，普遍认为雷雨天时打固定电话会更容易遭受雷击[3][4]。
可以看到，所有的结论都是符合雷击发生原理的。所以，为了让教主更容易被天打雷劈，名中医金城武需要在教主头上扎上一根高度超过周围所有树顶的银针。可惜世界上没有那个中医会带着这么长的银针，也不会有人生产这样的银针（要给奥特曼针灸吗？），所以现实中不会出现这种情况。
根据《流言终结者》的实验结论，在当时的雷雨天气下，如果真想用银针引雷，一种最有可能实现的方法拢共分三步：
第一步：把教主从被树林环绕的甄子丹家引到一个空旷的平地上
第二步：以给他针灸为名在他浑身上下扎满银针
第三步：耐心等待天打雷劈。
什么，你觉得没有哪一条结论支持这个方法的？ 请注意第五条：大量佩戴金属饰品……
[1] HowStuffWorks:Electrical Storms
[2] Wikipedia:Lightning rod
[3] Snopes:Lightning strikes have killed people who were talking on the telephone[status:True]
[4] Discovery:Is it safe to make phone calls in a lightning storm?
“真唯武”的《武侠》上映了，其中甄子丹一家所用的闹钟是蚊香定时的。先不管这个设定的真实性如何，在夏天用家家户户都能见到的蚊香做闹钟，听起来还是蛮有趣的…… 另：木有任何剧透，没看过《武侠》的果壳er们不用紧张。
DIYer: 天蓝提琴
制作时间: 15分钟
制作难度: ★☆☆☆☆
GEEK指数: ★☆☆☆☆
由图可见，甄子丹他们家的闹钟结构非常崎岖，作为一个聪明的果壳er，你应该看的出来这个装置是怎么做到定时的吧？没错，就是靠蚊香。
蚊香的燃烧速率可以粗略地认为是匀速的，所以只要确定了蚊香圈上的一个点，就能估计出蚊香燃烧到这个点所需要的时间。甄氏闹钟的结构无非就是在蚊香圈的一个点上系上一根细绳，绳子的末端拴着一个小铁球。当蚊香燃到了这个点之后，烧断了绳子，使得小铁球落到蚊香正下方的一个铁盘中，发出“叮”的一声，将熟睡的人从梦中唤醒。
果壳DIY的编辑在看完这个片子之后，便用手边的材料回家复原了一个这样的古代闹钟。
先来看一下运行的效果吧：
由于家里没有小铁球，于是用手边的一个发条青蛙玩具（它叫咕儿呱）替代。用咕儿呱的原因，除了它比较萌之外，另一个原因是“闹铃”时间持续得更长了，比小铁球的一声“叮——”更容易将人吵醒。不过要达到这样的效果，记得要提前将咕儿呱上足发条哟～由于咕儿呱在上足发条之后，也要双脚触地以后才会连续弹跳，所以在跌落到锅盖里之前是不会发出任何响动的！
这个闹钟的结构这么简单，也就不用多加说明了。在制作的时候，如果想要让闹钟看起来更像电影《武侠》里的样子，需要将蚊香锥体的底面和地面保持平行，这个效果可以用绑咕儿呱的方法来达到。
正值夏日，家里应该都会有蚊香吧？看过没看过电影的同学都可以来试一下这个崎岖的闹钟啊~
第十届CCTV亚太大学生机器人大赛国内选拔赛于昨日决出冠军，华中科技大学将代表中国参加8月底在泰国举行的ABU Robocon 2011国际赛。今年的主题是燃放祈福荷灯，且看形状威武的机器人是如何做放荷灯这么轻巧的事情吧~
ABU Robot Contest (ABU Robocon）是一项由亚广联（Asia-Pacific Broadcasting Union）发起的、覆盖亚太地区国家大学生的一项机器人赛事。竞赛在国内的官方名称为亚太大学生机器人大赛，民间戏称萝卜坑（Robocon谐音），承办方为CCTV。竞赛主题年年不同，由主办国出题。通常主题都是和主办国的文化特色有关，比如去年在埃及的比赛就是搭建金字塔。今年的主办方是泰国， 官网在此 。
“祈福荷灯”是本届比赛的主题。参赛队的机器人比赛制作和投放荷灯，既有竞争，也有合作。
每支参赛队的机器人不超过3台：1台手动机器人及1或2台自动机器人。手动机器人在完成其它任务前必须完成第一个任务：拿起3个香筒并把它们放到公共区。(记住这一条规则，非常重要，你会需要这条规则来理解本届大赛中最精彩的比赛）此后，手动机器人将拿起1个烛台并把它放到位于投放台的装饰处。
手动机器人将从公共区收集香枝供装配荷灯之用。自动机器人将从存放点采集荷花和花朵并把它们放到准备处。自动机器人把1个荷花和1个花朵堆放到位于装饰处的烛台上，装配荷灯。完成此任务后，手动机器人将再把3柱香放入装好的荷灯中。 自动机器人将带着装好的荷灯并把它投放到自己一侧的河面上。任何机器人的部件均不能碰到或接触河面。最后，几台自动机器人可以带着烛焰并把它放到河面上装好的荷灯中的蜡烛的顶端。任何机器人的部件不能碰到或接触河面或装好的荷灯。
最先成功地放置烛焰的参赛队立即获胜。 这种获胜方式称为“荷灯祈福”。 如果两支参赛队在3分钟内均未实现“荷灯祈福”，将用完成任务的得分确定获胜方。
每场比赛由红队和蓝队竞技。一场比赛持续3分钟。
还有一条必须记住的规则：重试。重试就是在必要的情况下，将机器人拖回出发地，重新启动。此时是可以更改程序的，所以重试可以作为一种竞赛策略。同时重试时也可以将相关道具放回原位。
天蓝提琴观看了从八强决出冠军的全部淘汰赛，现在精选几场比赛以飨喜爱机器人的果壳众。
这场比赛堪称是决赛提前上演。两支创造了本届比赛速度纪录（均为最快45秒完成比赛）的队伍在半决赛就相遇了。根据历史经验，中国的纪录通常就是国际纪录（请大家自豪一会儿，哇哈哈哈哈）。电子科大是2010年的卫冕冠军，而华中科大在本届之前有个外号叫做“冠军试金石”，想要夺冠的队伍必须先击败华中科大；两队的恩怨从07年就开始了……
虽然两支队伍完成比赛的时间相同，但是特色各不一样。电子科大的手动机器人完成任务的速度为本届最快，以迅雷不及掩耳盗铃儿响叮当之势就完成了第一个动作。而华中科大既然能在总时间上做到和电子科大相同，则说明他们的自动机器人速度更快，配合更娴熟。
背景就说这么多。就这场比赛本身而言，华中科技大学丧失先手不说，手动机器人还失误了，重试之后相当于晚开始比赛40秒。电子科大本该45秒完成比赛，可就在最后关头，点燃荷灯的时候，烛焰虽然放到了蜡烛上，但是没有完全放正（歪着挂在蜡烛上，可惜这个视频中看不清楚）。华中科大抓住这个机会，稳定发挥，成功在比赛第92秒时获胜。
这场比赛的双方都不是本届比赛表现最抢眼的，但是这场比赛的精彩之处就在于，哈工大连在一开始就丧失先机的情况下，一直落后，就连将荷灯放上河面都比河北工程大学慢一拍。但就在最后一步点亮荷灯时，哈工大超过了河北工程大学取得胜利。
本届比赛华中科大的手动机器人表现平平，所以遇到强队时基本是以丧失先手开局的。但依靠高速且稳定的自动机器人，华中科大稳夺冠军。
北科大在组装荷灯时出现失误，电子科大45秒完赛。注意观察电子科大的另一个亮点：自动机器人并非是和其他队伍一样从斜坡上开上平台，而是抓住平台旁边的铁杆爬上去的。
本届比赛中，卫冕冠军电子科技大学队的手动机器人速度无人能及，自动机器人移动方式仅此一家别无分店，相当有看点。虽然很遗憾的没能夺得冠军，不过还是因为创意而赢得了相当大的关注，有很多观众表示即使到了半决赛，还是没有看清楚电子科大的机器人是怎么工作的。天蓝提琴作为本届队员的师兄，有机会在他们的训练场地近距离拍摄到电子科大机器人的细节。在征得带队老师的同意之后，在此放出揭秘视频：
电子科大的极速手动机器人基本上是“抄起”三个香筒并放下的。
不走寻常路的自动翻墙机器人，先伸出爪子抓住铁柱，升到平台的平面以上，然后打开涵道风扇（没错，就是固定翼飞机模型上用的那种）一阵猛吹，让自身旋转到平台上再下落。
Robocon历史回顾
第一届Robocon于2002年在东京举行，由NHK承办。第一届代表中国参加国际赛的是中国科技大学。除了中科大之外，北京科技大学、西南科技大学、华中科技大学、电子科技大学、西安交通大学、国防科技大学、东北大学、哈尔滨工业大学等学校，都是这个比赛的强队。中国队虽然强，但直到2007年西安交大获得国际冠军之前，一直都只是“无冕之王”，05年的比赛还被东京大学在中国主场掠走了一个冠军。
不过，从07年开始，西安交大（2007、08）、哈工大（2009）以及电子科大（2010）代表中国包揽了2007~2010这四年间的国际冠军。在此之后，中国国内赛的水平也就基本代表了国际最高水平。
最后，放一个本届越南国内选拔赛的视频。越南曾经两夺国际冠军，我相信这个不是他们的本届冠军…
真实版瀑布永动机 制作过程全揭秘
天蓝提琴发表于2011-04-08 14:15:05
本文英文版发表于instructables.com上后，参加了MakerBot Challenge， 并从七百多件参赛作品中挤入前五名，获得了一等奖，赢回了一台MakerBot 3D打印机。
揭秘逆流成河的华丽忧伤之下的Geek暗涌，探索轰动一时的果壳永动机的神秘观察点之谜，剥开愚人节谜样彩蛋视频的科学之心——记住：关键是角度！要点是姿势！！基础是相信科学！！！剩下的就是见证奇迹的时刻……
DIYer: 天蓝提琴 Greeny 小蜂
制作时间: 少则一周 多则一月
制作难度: ★★★☆☆
GEEK指数: ★★★★★
由于 《果壳网制成第三代永动机》 一文推出之后，很多人质疑里面的视频是用视觉特效做到的，因为和原画实在是太像了！ 果壳DIY 负责任的告诉你：这绝对是真实世界的实体模型！大家的质疑实在是对我们的一种褒奖……来看一段最新拍摄的揭秘视频吧。
由于偷懒是人类的天性（顺便说一句，贴图是Greeny做的…哈哈），细看之下这个模型制作的比较粗糙。但是在最佳观测点上观察时，这种精细程度已经足够让人眼无法区别了，做得再精细也没有意义。
往下看，这个模型是如何一步步制造出来的吧。
Contents
1 工具和材料
2 原画分析
3 设计思路
4 设计过程
5 建造《瀑布》
5.1 底盘
5.2 水道围墙
5.3 左塔三层
5.4 水流底面
5.5 水的循环流动
5.6 视觉错觉监控系统
5.7 立柱产生错觉
5.8 水车
5.9 左侧的房子
5.10 左右塔顶上的几何体
6 纹理贴图
7 永动机视频的拍摄
1 工具和材料
○ ABS塑料板 1mm厚
○ PVC管，3种规格
○ PVC贴纸
○ PP贴图
○ 水泵
● 电压可调的电源
● 电钻
● 角磨机
● 美工刀
● 角尺、T型尺（可用直尺、三角板代替）
● 热熔胶枪、热熔胶
2 原画分析
《瀑布》，1961，埃舍尔
● 埃舍尔晚年所创作的《瀑布》由于其巧妙的构思广受赞誉。仔细看这幅画面。
● 为了之后的叙述简便，我们称这幅画面中部、底层是水车的三层结构为“左塔”，“左塔顶面”上放着一个由3个六面体合成的空间几何体。画面右边的双层结构为“右塔”，“右塔顶面”有一个3个八面体合成的空间几何体。水车下方积水的地方称为“水槽”，从水槽开始往画面上方数，各个水道分别命名为“第一水道”、“第二水道”…等。左塔顶层，水流流下的部分称为“瀑布平台”。
● 这个制作的目的是将原作中华丽丽的画面搬入三维世界，让人们能够看到一幅带有流水的、活起来的画面。两个问题是关键：一，如何实现原作中“不可能的”建筑结构：连续的水道自身出现了空间上的层叠关系；二，如何实现水流沿着水道和瀑布进行的循环流动。
● 为了实现这两个功能，有许多的设计思路。本文提供的只是其中一种而已，有闲的蛋疼阶级可以继续思考，看看有什么别的结构也能实现这样的效果。
● 作为一枚热爱工程学的小果壳，设计之前你需要接受以下三个前提：
1. 永动机不存在。
2. 永动机不存在。
3. 永动机不存在。
● 好吧这是一个冷笑话… 需要接受的前提是：
1. 水会向着重力的方向流动。
2. 眼见不一定为实。
3 设计思路
● 基于这两个前提，我的设计思路是：
1.整个模型置于一个平台之上（我们用了玻璃餐桌）。
2.第一水道到第四水道是连续的、逐渐降低的水道。水流出第四水道的末端之后，会进入一个回收管道，流回隐藏在平台底部的蓄水池中。左塔三层是整个模型最高的部分，瀑布口位于水车的正上方。用一个小水泵将蓄水池中的水泵上左塔三层的瀑布口，再由瀑布口流下来冲击水车，实现水流的循环。
3.视觉效果方面，只要选择一个合适的观察点，能让左塔三层的瀑布口和第四水道的末端在视觉上连接在一起，就在视觉上让水流得以循环了。而让在一个平面上的水道看起来像左右两个塔的层叠效果，需要依靠“塔”中的各个“柱子”在长短和粗细上的调整。
● 回到刚才那幅注释过的原画，可以看到，用蓝色字标示的是水流循环，橘色字标示的是三维空间中不可能出现的建筑结构，绿色字则是为了更接近原画而做的，没有功能上的意义。
4 设计过程
● 在制造一个三维模型之前，用软件建模来辅助设计是一个经济又高效的方法。大部分3D设计软件都可以做这个功能，不过我在此推荐使用最容易上手的Google SketchUp。这款软件有免费版本，是一个针对建筑设计行业的草图绘制软件。它和其他3D设计软件最大的区别就是：SketchUp是面向设计者的，允许设计者在设计过程中不断调整心中的蓝图，逐渐形成建筑的草稿。
● 在Sketchup的帮助页上就能看到入门教程的youtube视频，国内的视频网站上也能搜到。
● 在建立这个模型时，使用了“照片匹配”的功能。将埃舍尔的原画作为从某个视角拍摄这个建筑的照片，然后以它为背景，建立一个看起来和背景画面上的建筑完全相同的3D模型。
● SketchUp官方教程中关于照片匹配的说明
● 这张就是按照原画视角来建模的对比图。仔细看，左图中是有一个半透明的模型挡在原画前面的。右图中去掉了作为背景的原画。
● 这里提出一个“观察点”的概念。在SketchUp中建模时，要在Camera选项中选择Perspective，也就是透视视角。在这个透视视角下，我们看到的画面是模拟了一个摄像机对这个模型进行拍摄时的效果。一切视觉错觉都是建立在这个摄像机的位置和角度固定的前提下。我们称上图中摄像机的位置和角度为“观察点”，之后的讨论全部都是关于“如何欺骗观察点的观察者”的。
● 另一个角度观察这个模型，真相大白了。
● 这个3D模型比最终模型少了两个主要部分，一个是水流的底面，另一个是产生空间幻觉的立柱。
为了造福偷懒的同学，这里给出 瀑布永动机的SketchUp模型文件（不含立柱）下载 。由于SketchUp是设计建筑用的，所以模型的单位是米。太大的模型在搬运和存放上都很麻烦，而太小的模型会很难加工。所以在实际制作的时候，适当的缩放比例才是王道。
从完全不会使用SketchUp到做出这个模型，一共只用了3天时间，也就十几个小时的样子。这也是SketchUp上手速度快的一个明证。
5 建造《瀑布》
● 按照正常的顺序，制作这个瀑布的模型时应该先完全搭好模型，功能测试通过之后，再进行表面纹理的贴图。由于各种崎岖的原因，导致了果壳DIY在制作这个模型时，贴图和功能实现是并行前进的，所以在建造模型的照片中会发现已经有一部分模型表面做了贴图。
● 所有模型的尺寸都可以从缩放后的SketchUp模型文件中直接量出来（使用标注工具），所以以下制作步骤不再涉及尺寸的问题。
5.1 底盘
● 底盘是用ABS塑料板切割出来的，用美工刀或者刻刀即可。有条件的同学，使用电动工具（比如角磨机或者电磨）效率会高很多。
● 照片左下角是水槽部分，往右上方数，依次是第一、二、三、四水道的底面。可以看到，第三水道比第一水道宽，第四水道比第二水道宽，而在图片中感觉这四条水道应该是一样宽的。这是因为人眼在观察事物的时候会有一个透视的效果，就是所谓的“近大远小”。为了产生“第四水道在第二水道的正上方”以及“第三水道在第一水道的正上方”这两个错觉，处于远处的三、四两条水道的宽度必然会比处于近处的一、二两条水道的宽度更宽。这个方法叫做“强制透视”。之后会提到远近立柱的直径区别、两个空间几何体大小的区别等等都是要造成强制透视的效果。
5.2 水道围墙
● 水道围墙是由两块确定围墙形状的ABS板夹着5~6段确定围墙宽度的PVC管子做成的。
● 全部围墙搭完之后的效果
● 给围墙的顶面贴上PVC贴纸，防止漏水，并方便后续的贴图。
5.3 左塔三层
● 从SketchUp的设计图中可以看出，整个《瀑布》模型就只有左塔三层是真正处在高处的，目的是为了让水流从高处落下冲击水轮。
● 初步效果已经出来了。此处本来不应该贴图的。
● 这是立杆上，左塔三层的瀑布口。
● 用两根PVC管把这个瀑布口支起来，连接的地方用热熔胶粘住。在观察时，右边的那根PVC管一定要被左边的立杆挡住，才不会穿帮。
● 为了达到尽量接近原画的“瀑布”效果，我们在瀑布出水口装上了一张透明的塑料片，让水流沿着这个塑料片流下来。
5.4 水流底面
● 将PVC管子切成合适的高度，用热熔胶依次粘在底盘上，作为水流底面的支柱。由于水往低处流，所以PVC管子的高度也是逐渐下降的，并且顶面都朝着同一个方向倾斜。
● 所有支柱粘贴完成后的效果
● 将ABS塑料板切成合适的形状，用热熔胶固定在两侧水道围墙之间。为了加工方便，水流底面不是一个整体，每个水道都用一块独立的ABS板作为水流底面。注意观察图片中部的接缝，这个接缝之后会被前面的立柱挡住，所以在观察点是看不出来的。这种欺骗观察点的思想会贯穿整个模型的制作过程…
● 由于ABS塑料板的表面光滑，水流在流经时不会平铺在板子表面，而是汇聚成一股涓涓细流…为了达到原画的效果，需要对水流底面进行打磨处理。注意画面左边砂纸打磨过的痕迹。
5.5 水的循环流动
● 看过瀑布永动机视频的同学，不知道有多少人能猜得出来这个代号忧伤的蓝色液体是什么…答案是洁厕宝…嗯。这事儿不能说太细…你懂的。
● 我们需要做一个水槽，来作为这个水循环的一级缓存，保证水流的持续流动。为什么水槽的形状这么崎岖？ 因地制宜罢了。
● 用一个塑料盒子作为水循环的二级缓存。可以看到，盒中还有尚未溶解的洁厕宝…
● 白色圆柱体是一个小水泵，负责把水流从低处泵到瀑布出水口。所以永动机什么的都是浮云…这个模型是靠电力驱动的啦~~~
● 这个水泵工作在12V电压下时，号称能把水泵到2米高。为了让水流平稳地从瀑布出水口“流下”而不是“喷发”，我们需要控制水泵的流速。这里用的是一个可调电源，通过控制水泵的电压来控制流速，当然其他电机调速的方式也都是可以的。
● 从文章开头的视频中可以看到整个水流循环的过程：水溢出水槽->流经四条水道->收集进一个透明小碗中->沿着水管流入水箱->水箱中的泵把水泵上左塔三层的出水口->水流从高处落下，流入水槽。
● 至此，水流循环的部分全部实现了，之后的步骤就是产生视觉错觉，以及为了接近原画而做的贴图了。
5.6 视觉错觉监控系统
● 从这一步开始，之后的步骤都需要一个能够实时处于观察点的观察者来随时反馈视觉错觉的效果。这里采用了摄像机+电视输出。也可以通过人眼啦…只是需要观察者的描述能力更强一点。
5.7 立柱产生错觉
● 为了强制透视产生错觉，按照“近小远大”的原则用不同规格的PVC管粘在各个立柱底座上。为了产生视觉错觉，需要切掉PVC管相应的部分。这张照片示意了怎样画应该切掉的部分。实际上我们是使用摄像机在电视屏幕上的输出来调整马克笔痕迹的位置的。
● 初步的效果
5.8 水车
● 第一次做水车时，为了尽量贴近原画的形状，做出了这个…
● 在真正使用的时候，发现这样的形状对于水流冲击的位置精度要求很高，而且浸没在水面以下的部分会受到很大的阻力。
● 这是改良后的版本。两侧是用ABS塑料板切的，叶片是用四分之一片PVC管子做的。用热熔胶进行粘结。为了接近原画的颜色，整体涂上了银色的丙烯颜料。
● 这是装在模型上的效果
5.9 左侧的房子
● 为了贴近原画，做了半间房子的模型。
● 为什么是“半间”房子？看这里… 记住，重点是欺骗摄像机…
5.10 左右塔顶上的几何体
● 关于这两个几何体的奇妙性质，参见死理性派的文章 《埃舍尔威武！解读瀑布上的两个立体图形》 。
● 左塔顶部的几何体。下载图纸打印出来，粘结即可。
● 右塔顶部的几何体。由于处在远端，所以体积比左塔顶端那个大。
● 这个几何体是由12个完全相同的八面体粘结而成的。
● 这 两个几何体的图纸 下载
6 纹理贴图
● 建筑封顶，下一步：装修。有请装修师傅……Greeny！
● 为了达到尽可能与原画一致的效果，“面子工程”当然很重要。可惜我不是那本领强的粉刷匠，只能用ps将原画Ctrl+V到模型上去。
● 思路很简单——从原画中选择相应的内容，调整大小和透视，打印，粘贴。
● 瀑布的主体部分，也就是要与水亲密接触的部分，用防水性能良好的PP背胶喷绘。而打酱油的部分，比如前景、背景什么的，就直接用120g的A4纸打印了。
● 由于美工师傅迫切的想看到成果，模型主体没做完就心急的把贴图贴上了，后面调整的时候对贴图造成了不小的破坏，比如粘底板时原画的砖缝看不见了啊，调试流水时颜料层进水掉色啊，背胶沾水不黏了啊……不得已竣工之后贴图又重做一份贴图。
● 下面我来演示ps过程，对ps无爱的同学可以直接移步下载区寻找“瀑布装修套件”。当然你也可以尽情施展你的设计天赋，无视这些ps指导和装修套件，所谓艺无定法嘛！
● 第一步当然是新建文件，单位设置成厘米，如果你只打算做能被人看到的那几面墙，90X60cm的大小就够了（因为pp纸材的常用规格是45cm、60cm或90cm。不过为了360°展示模型时不那么寒酸，我还是把原画里看见的和看不见的每一面都做了。所以你下载的会是90X120cm的完整版）。
● 从原画中截出一部分砖块图像（范围尽量大些），复制几次直到满屏，把连接不自然的地方和看起来太规律的地方稍作调整，然后在编辑菜单中把它设置为填充图案。
● 按照google sketchup的尺寸先建立参考线，然后画出每一堵墙的轮廓。墙外的部分用蒙版挡住，在内部填充墙的图案。由于原画中每一堵墙的砖层数量是确定的，所以填充图案的大小也很好调整。值得注意的是，柱子底座的砖块厚度，和墙体上砖块的厚度并不完全一样，这也有助于错觉的产生。
● 做完砖块，顺手在边边角角的空白处把底板做了，再多做几层砖以备不时之需。再剩下边缘地带也不能浪费——房子的侧面由于要与水亲密接触，所以给空白处做个简单的浅灰色纹理吧。
● 最后送去洗印店的喷绘图纸要调成灰度模式，以免由于喷绘设备偏色（这简直是一定的）而增加不必要的纠结。
● 墙面贴纸文件下载 （右键另存为）
这个白色轮廓隐约让我联想到了事故现场…
● 原画上看起来不大的背景，经过透视和反透视的抗争后变的比模型大了很多。我们的背景墙距离模型50cm左右，经过计算背景尺寸应该是145cm*100cm。
● 直接抠出来的背景会有一些地方是被瀑布挡住的。虽然理论上讲，调整好模型的摆放角度和距离，这些空白的地方并不会“出境”，但实际上做出的东西很难那么刚刚好。为了不穿帮，还是把空白补上吧。
● 你可以用ps的“仿制图章”和“补丁”工具一点点填补，也可以直接用画笔在空白处继续创作。如果你是手绘达人，用整开大白纸挥就一张背景图显然更有范。（我本来是想如此显摆一下的，但是考虑到时间有限，还是把精力奉献给了模型这个主角……）。
● 除了垂直的背景，桌面上的空白处同样需要粉饰。不过因为桌面的可见范围比较少，我就只是随便摆了几张背景图案（视频证明细看还是有破绽的）。
● 背景图案下载
房顶设计图
● 把原画中的房顶截下来，调整成矩形就ok了。房顶的烟囱不需要单独做，只要你的房顶角度和原画看起来一致，那么调整过透视房顶贴上去烟囱自然是直的。
● 别忘了柱子后面还有一小部分房顶。打印一张房顶砖瓦的肌理，剪一个“小”三角（只是看上去小而已，实际大小可以通过监视器调整）补在柱子后面的“空地”上。
● 在我们理想化的设计中，立柱是360°的实体模型，而不是这么坑爹一张贴纸。但是由于两种方案在镜头中看起来是一样的，制作中就避繁趋简了（俗称偷懒）。同样，从原画上截图，调整透视，打印，贴图。
● 实际中的模型立柱距离摄像机有三个不同距离，所以打印的立柱图也应该有三种不同的尺寸，这样镜头中看起来才是一样的粗细。（尺寸参数？嘿嘿，你猜~）
● 看完立柱和房顶的制作过程，面对那华丽而繁复有如深海乐园的前景，你应该毫无压力了吧？
7 永动机视频的拍摄
● 重点就是，欺骗观察点的观察者。经过这么长的制作攻略熏陶，自认为掌握了这个重点的读者，可以直接略过本段啦!
● 在摄像机面前隐藏水管什么的就不用说了吧？ 需要说明的只有一点：为了让水流从第四水道流入瀑布出水口的过程看起来是连续的，需要在拍摄前就控制水泵让液面处于略低于出水口的位置，然后在恰当的时机调高水泵电压，让水流出现在出水口。这个过程需要练习。
● 实际上，这个过程可以用一个自动装置来完成。没有做这个装置的原因是……避繁趋简、避繁趋简.……嗯。在第四水道出水口放置有两根相距很近的探针，并将探针的另一端接到继电器的控制脚。继电器的受控脚连到水泵上。记得要用继电器自锁接法，这样就能在有水流流经探针的时候，触发并锁住继电器保持接通状态，实现自动控制出水口的出水时机。
摄影: Greeny doggie
编辑: Greeny
