简介唱歌鱼
作为一种新奇有趣的搞怪类礼物,Boogie Bass、大嘴唱歌鱼、摇摆虹鳟鱼以及其他类似产品日益受到大众青睐。您可能在购物商场、跳蚤市场或者电视上看到过这类商品。表面上看来,它似乎就是安装在薄板上、吃得饱饱的一条鱼,而实际上,它却是一个机器人,只要有人从旁边经过,它就会开始唱歌和游动。在鱼儿游动时,它的头部会从薄板上伸出来,嘴唇同时张合,并唱起一首预先录好的流行歌曲片断,时间大概为30秒,或者吐出一句机智的俏皮话。对于事先没有心理准备的人而言,一条唱歌鱼确实会带来强烈的新奇感,这似乎也是这类商品的主要魅力所在。
结构组成实际上,唱歌鱼是一种非常简单的机器人。它有自己的电源,可以感知环境并能根据情况自动作出反应,还能以相当复杂的模式运动(唱歌鱼实际上比您在工厂中看到的某些拾放机器人还要复杂),而且它可以发声——换句话说,它符合一个真正机器人的所有特征要求!
在下图中,我们将拆下乳胶橡胶层,研究一下其内部机械装置。您会惊奇地发现,复杂的枢接塑料结构框架原来由三个小直流电机驱动:唱歌鱼工作原理
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唱歌鱼的骨架包括三个运动部件:
可以前后摆动的尾部(在上面的照片中,尾部是右侧的黑色部分)
鱼身,可摆动离开薄板
鱼嘴,上下移动,模仿唱歌时的动作
下面是其中一个电机的特写:
在为电机供电时,鱼的下颚会打开。一旦电机停止运行,弹簧就会合上颚部。通过不断启停电机,颚部就会不断开合,看起来唱歌鱼就像在唱歌一样。所有三个电机都以这种方式工作——供电时相关身体部件会向某个方向运动,而之后弹簧又会使其返回到原位。
大脑构成薄板内部有五个不同部件用于控制唱歌鱼:
一块印制电路板,其中包括控制器芯片、电机以及扩音器。
一个扬声器
一个检测运动的光电管
一个电池组
一个开关下图显示了这些部件的细节。这是逻辑电路板——唱歌鱼的“大脑”:
此电路板包括一个用于控制电机的集成电路(IC),此集成电路还包含一些采用数字化格式的歌曲(关于数字音乐存储的信息,请参见CD工作原理)。芯片上存有一分钟的音乐,声音质量不算最高。其中存储的音乐以8位采样,采样频率为大约8,000个样本/秒,也就是说有将近半兆字节的数据!芯片根据音乐节拍来同步鱼嘴、鱼尾和鱼身的动作。它通过向电机输送经过精确定时的瞬时电流来完成此工作。电路板上的晶体管则负责放大芯片信号,使系统有足够的功率驱动电机(或者扬声器)。
当人或者物体从唱歌鱼的前面经过时,都会挡住光线,使之无法射入到感光器中。这时感光器向IC发出一个触发信号,通知IC动作。电路板中还接入了一个手动按钮开关,它正好位于感光器的上面。此开关不会直接切断电源——而是向芯片发送一个信号。如果您试图在歌曲播放到一半时关闭唱歌鱼,那它会在关闭之前唱完整首歌曲! 的确,唱歌鱼做不了任何有用的工作!但即便如此,这也是一项令人惊叹的技术!