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最近幾年，玩具產(chǎn)業(yè)一直在努力提高玩具的仿真程度。為此，制造商采用了逼真的模壓塑料、聲音芯片，而且最近，會(huì)動(dòng)的玩具越來(lái)越多。盡管人們做出了上述種種努力，但多數(shù)玩具并不能完全讓兒童相信它們是一個(gè)活物，并且真正能夠?qū)Νh(huán)境做出反應(yīng)。其中的一個(gè)主要癥結(jié)在于玩具里面最重要的部件――電動(dòng)馬達(dá)。
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傳統(tǒng)的馬達(dá)用于玩具時(shí)具有幾個(gè)先天不足，但具體涉及到為什么玩具不能栩栩如生、以假亂真時(shí)，其主要原因就在于噪音的影響。馬達(dá)發(fā)出大量噪音，而且不是那種人們?cè)敢饴?tīng)到的聲音。玩具發(fā)明者、設(shè)計(jì)師和工程師們?cè)?jīng)想出了許多辦法來(lái)掩蓋玩具發(fā)出的噪音，最終效果好壞不一。他們的這些成本高昂的解決方案一直致力于削弱馬達(dá)噪音的影響而不是從馬達(dá)本身尋找原因，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的小型電動(dòng)馬達(dá)是唯一能夠讓玩具動(dòng)起來(lái)的器件。
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可以設(shè)想一下以下情形：洋娃娃在對(duì)兒童講話時(shí)，不發(fā)出任何旋轉(zhuǎn)聲、磨擦聲或者喀噠聲；玩具動(dòng)物平滑、自然地轉(zhuǎn)動(dòng)眼睛時(shí)候，不發(fā)出任何令人心煩的馬達(dá)噪聲；玩具昆蟲(chóng)在地板上悄無(wú)聲息地爬行；會(huì)講故事的玩具在說(shuō)話的時(shí)候，沒(méi)有馬達(dá)噪聲來(lái)打擾......當(dāng)馬達(dá)變得悄然無(wú)聲的時(shí)候，所有諸如此類的玩具都會(huì)變得“栩栩如生”，逼真程度將令人難以置信。
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NanoMuscle公司生產(chǎn)的新型馬達(dá)解決了上述噪聲問(wèn)題，為玩具設(shè)計(jì)者開(kāi)辟了一個(gè)新的創(chuàng)新領(lǐng)域。它在馬達(dá)技術(shù)方面取得的這種突破，使玩具的互動(dòng)真實(shí)性達(dá)到了一個(gè)新的高度，其它方式都不可能取得這樣的效果。NanoMuscle成功開(kāi)發(fā)出無(wú)聲馬達(dá)的奧秘在于，它改變了用于制造馬達(dá)的基本材料。傳統(tǒng)的馬達(dá)采用磁鐵和線圈，NanoMuscle的馬達(dá)打破了這種設(shè)計(jì)常規(guī)，采用了一種智能材料，智能納米材料、并通過(guò)直線傳動(dòng)(linear motion)技術(shù)來(lái)產(chǎn)生動(dòng)力，其動(dòng)作機(jī)理類似于人體的肌肉，不僅消除了噪聲，而且降低了馬達(dá)尺寸、重量和復(fù)雜性，同時(shí)提高了可控制性。
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這從而使玩具發(fā)明家、設(shè)計(jì)師和工程師可能使較小的玩具象真東西一樣安靜地運(yùn)動(dòng)，并可以簡(jiǎn)化涉及動(dòng)作的機(jī)械設(shè)計(jì)。NanoMuscle馬達(dá)每個(gè)重量?jī)H為5.5g，比用于玩具的其它多數(shù)馬達(dá)都小得多和輕得多。與普通的馬達(dá)不同，NanoMuscles馬達(dá)是完全自成一體的動(dòng)作解決方案，而且可以采用“直接驅(qū)動(dòng)”設(shè)計(jì)？？玩具中不需要變速箱或者離合器。
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這樣能節(jié)省空間、簡(jiǎn)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)、減少總體部件的數(shù)目，結(jié)果導(dǎo)致成本降低。與傳統(tǒng)的馬達(dá)相比，NanoMuscles馬達(dá)更加容易連接到基于便宜的CMOS的微控制器，這意味著大多數(shù)4位和8位聲音芯片可以很容易控制這些馬達(dá)。它不需要昂貴的微處理器、傳感器和驅(qū)動(dòng)器等大量電子部件。Playmates的Baby Bright Eyes是市場(chǎng)中第一種采用NanoMuscle馬達(dá)的洋娃娃。
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NanoMuscle馬達(dá)的輸出軸可以前后60度轉(zhuǎn)動(dòng)，而不是作全周旋轉(zhuǎn)。兩個(gè)方向上的輸出力矩均為12g-cm。這使得設(shè)計(jì)師可以讓玩具的動(dòng)作更容易模仿自然動(dòng)作(如人的揮手動(dòng)作，動(dòng)物搖尾巴，嘴的動(dòng)作，等等)。由于沒(méi)有變速箱，玩具的動(dòng)作非常平滑、安靜和逼真?？紤]到NanoMuscle對(duì)馬達(dá)所作的上述改進(jìn)，人們會(huì)以為它的成本將高于傳統(tǒng)馬達(dá)。但情況并不是這樣。如果考慮常規(guī)馬達(dá)解決方案(馬達(dá)＋變速箱＋傳感器＋離合器＋驅(qū)動(dòng)電子)所需元件的成本，則NanoMuscle解決方案可能要合算得多。
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此外，語(yǔ)音和嘴形同步的例子也很好地顯示了利用NanoMuscle馬達(dá)的好處。許多玩具會(huì)說(shuō)話，但在說(shuō)話時(shí)嘴也能跟著動(dòng)作的玩具卻極少。而對(duì)于玩具產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)非常不幸的是，現(xiàn)在的兒童觀看電視、電影和打視頻游戲，其中的人物在說(shuō)話時(shí)嘴也同時(shí)在動(dòng)，這導(dǎo)致兒童自然認(rèn)為玩具也應(yīng)該會(huì)用嘴巴說(shuō)話。但是，玩具業(yè)沒(méi)有好萊塢財(cái)大氣粗，所以價(jià)格適宜的玩具一直未能實(shí)現(xiàn)逼真的嘴形同步，一直到現(xiàn)在。
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人們一直想使玩具在說(shuō)話時(shí)嘴形能夠做到同步，但其嘴部動(dòng)作速度跟不上語(yǔ)速，并會(huì)產(chǎn)生很大的機(jī)械旋轉(zhuǎn)聲音，令人難以聽(tīng)清玩具在說(shuō)些什么。相比之下，NanoMuscle馬達(dá)速度快、噪聲低，而且成本低于傳統(tǒng)的馬達(dá)解決方案?？梢灶A(yù)期，將來(lái)會(huì)在越來(lái)越多的兒童玩具中發(fā)現(xiàn)它們的身影。
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作者：Danielle Fowler，微動(dòng)科技(NanoMuscle)有限公司玩具部總經(jīng)理
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原標(biāo)題「超靜音和低成本，NanoMuscle馬達(dá)導(dǎo)演玩具革命」
