利用石墨烯的特性
2018-10-02 10:09
来源:未知
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表演中,机器人与轮滑舞者互动,并携手从平昌穿越到2022年的北京。这些机器人灵活的舞蹈动作,让观众赞叹。机器人研发团队负责人、沈阳新松机器人自动化股份有限公司移动机器人事业部总裁张雷告诉记者,这是中国新一代智能机器人第一次在国际赛事上表演高难度舞蹈动作,机器人不但完成自己的动作编排,更要与演员、地面投影进行联动,这同样实现了技术领域的升级创新。

在整个排练过程中,有两套视觉仿真系统一直在充当着导演的眼睛和指挥棒,这就是由北京理工大学与北京电影学院组建的虚拟视觉团队设计的opengl表演辅助训练系统和北京八分钟文艺表演预演系统。

两套系统可以根据导演的创意方案将文艺表演过程全部仿真,以可视化的界面和图纸、视频等多种形式展现演员的运动轨迹、位置信息、队形变化、运动速度等,帮助导演把控、决策及完善表演方案。

为达到预期效果,制作团队在原有工艺的基础上不断改良和创新。他们在选材上先后尝试了人造纸藤、天然白藤、竹篾条、铝合金丝、碳纤维条、pvc仿真藤条等多种材料,反复对比,进行了上百次测试,才最终确定用铝合金管材和碳纤维条相结合,配合上led灯的制作工艺。

北京8分钟

张雷介绍,此次他们主要实现了技术方面两点突破。首先是机器人导航更加精准,从机器人控制的角度来讲,演员和机器人之间有频繁的穿梭互动,演出场地内的灯光干扰多,这就要求机器人要看得远、看得清,同时用最短的时间做出判断,并迅速做出适应和调整。其次,相比常用的工业机器人,此次的演员机器人动作更复杂灵活,包括完成行进中旋转、摆动,配合演员做出花哨的动作等。

大家可以看到机器人搭载的大屏幕使这次表演十分炫酷,移动的机器人、流动的画面形成了多层次、递进式的现场效果。为了体现冰雪主题,这些大屏幕也使用了新技术,最终打造成像冰雪一样效果的冰屏。

石墨烯智能发热服帮演员抵抗严寒

采用新材质 2.35米熊猫木偶仅重20斤

北京8分钟

我们以前没有过这样的产品,常规不生产的。黄庆生说,按照导演团队的要求,单屏幕尺寸达到1.5米的跨度,两块屏长3米,如果中间没有支柱,很难稳定。此外,led屏越长,颜色的一致性越不好,到后面的灯颜色就不一样了。为参与8分钟演出,团队进行了专门的技术攻关,不仅生产出了规格更高、工艺更完善的产品,也同步实现了工艺的升级更新。目前的冰屏技术我们处于世界领先水平,这次做出了3米长的屏幕而且中间没有横梁,这种工艺目前在世界上我们应该是第一家。

舞台上,演员要穿着目前国内最大尺寸的熊猫木偶进行轮滑表演,所以木偶重量需要非常轻。四川南充大木偶剧院院长唐国良说,单是给大木偶减重一项要求就让他们的团队熬了好几个通宵。我们初选的材料做出来的有七八十斤,远达不到标准,后来不断地尝试新材料,才把大木偶的体重慢慢降了下来。

我们一共做了30个机器人,有6个是备用的。张雷透露,把这些机器人运送到排练场地时,却发现现场的实际情况与他们预想的有很大不同。开始时问题比较大,比如以往的工程安装通常需要几天的时间,但是这次导演团队希望我们的机器人一上来就和演员进行合练,我们没有预想到场景会有多复杂。张雷说,初期的几次合练都不太成功,研发团队只能在现场反复调试、修正磨合。后来的配合就越来越好,当导演团队提出路线动作修改建议时,我们能够迅速地做出调整,以便跟排练团队快速配合,为排练争取时间。

为保障演出打造世界领先的冰屏

北京8分钟

闭幕式上北京8分钟展示是在韩国当地时间晚上8点进行,此时现场气温已降到零下3度左右。为了做好演员的防寒保暖工作,主创团队采用了石墨烯智能发热服饰来确保演员在穿着较薄的演出服时不会被冻伤。

智能机器人排除现场干扰与演员共舞

为保证屏幕可以抗风扛冻,所有屏幕都经过了风洞和冷库测试,风洞测试更是达到了15米/秒的风速要求。黄庆生说,想要这么稳定,必须把背后的卡槽做好,结构非常精密,卡槽与屏幕之间的距离可以用微米计算。北京8分钟表演所提出的技术要求,也推进了这个显示屏技术的革新。

石墨烯是一种新型纳米材料,具有超高强度、超高导热系数,被业界誉为新材料之王。利用石墨烯的特性,我国科研人员研制出了超薄透明的石墨烯电热薄膜技术,用于智能装备制造,并在国外申请了专利保护。

北京8分钟

李月秋说,团队曾在模拟零下20度的情况下进行真人实验,以确保调试的可靠性。在发热效果符合要求的同时,还要保证材料的安全性、电池的续航能力和服饰的舒适度。

这些技术上的新要求也为整个研发团队提出了挑战,要求我们在设计程序时不断地改进算法。张雷说,团队从确定参演到开始排练其间只有两个月时间,全体成员夜以继日地工作,才最终定制出可以参与演出的机器人。

北京8分钟导演张艺谋

北京电影学院未来影像高精尖创新中心总体研究部副主任王春水介绍,这两套系统相当于让导演同时看到现场监控器和直播效果,导演在系统中可以实时观察到演员及道具的队形状态,如果需要调整可以及时反馈。具体到参与演出人员,系统可以为每个人生成自己的动作轨迹和节奏,在不用考虑旁边人的时候,也可以知道自己什么时间该做什么动作,这样就让排练效率大大提高。

唐国良还介绍,四川和北京两地不同的气温和湿度条件都曾给他们带来挑战。有的道具做出来在南充一点问题都没有,但是一到北京来,因为气候不同就会出现很多问题,比如材料变硬了变脆了,根本没法用。为克服水土不服问题,他们一次次调试、升级,争分夺秒改良工艺、制作道具。选择材料更要精益求精,唐国良说,比如led灯的选择,看似平常,却是从几百种灯里优选出来的。

最终版的熊猫道具,高2米35,却仅有20斤左右的重量,比初期的版本轻了几十斤。目前从个人表演的大熊猫高度和难度及灵活度,我们剧院创作的是(全世界)最高的,同时也是最轻的。唐国良表示。

冰屏研发团队负责人、深圳壹品广电股份有限公司北京文艺表演项目总监黄庆生介绍说,屏幕上要的效果是雪花洁白、冰花透明,这对led显示屏技术来说是前所未有的难度。

此外,低温天气条件下,需要御寒的除了演员,还有现场所有的演出设备。为了让演出主体冰屏和移动机器人在平昌能够顺利运行,主创团队特意对设备进行了扛寒、扛风测试,根据测试结果不断优化设备性能,保证其在低温、大风环境下的稳定性。

表演中贯穿始终的两只滑冰的熊猫木偶让人印象深刻。张艺谋阐述这一创作称,熊猫是中国的一个重要形象符号,是文化的使者。

可视化仿真预演系统辅助导演抠细节

25日晚,在平昌冬奥会闭幕式上,北京8分钟惊艳亮相。擅长使用人海战术表现宏大场面的导演张艺谋,摒弃此前的创作方式,在演出中精简演员数量,大量采用科技手段。世界上最大却又最轻的熊猫木偶、可以与人共舞的机器人、石墨烯发热服你知道北京8分钟上用上了哪些蕴涵着中国智慧和中国制造的高科技吗?

演员的服装要求轻薄,能让他们灵活地做动作,同时,无论是排练场地还是平昌闭幕式现场,天气都很寒冷,石墨烯服饰可以起到很好的保温发热效果。石墨烯团队负责人、来自深圳烯旺新材料科技股份有限公司的李月秋说,根据环境要求,服饰也可以做出相应调节。最初对我们的设计要求是在零下5度的环境中持续发热8分钟,后来考虑到候场等因素,调整到在零下20度的条件下发热4小时。

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