神奇魔方比不倒翁還難倒，其原理還能用在衛星上

這個

長得像魔方的鏤空方塊，

內部有很多雜七雜八的零件。

表面上看起來沒什麼：

然而立起來就會發現玄妙之處：

想用手推推它？紋絲不動。

能以奇怪的姿勢保持平衡，

即使是斜面也立給你看。

不憑藉外力，

直接就能從平地上蹦起來。

還可以自己往前滾著走，

就像是有了生命。

這個由蘇黎世聯邦理工學院設計的奇妙方塊，

有著精巧的結構與複雜的技術。

它裡面著實安裝了不少部件，

比如三個感應輪和無刷電機。

（黃色：感應輪，綠色：無刷電機）

三個運動控制器與電機相連，

還有四個慣性感測器。

（藍色：運動控制器，紅色：慣性感測器）

慣性感測器的作用，

是為了測出Cubli當前速度方向的傾角。

為感應輪提供角速度數據。

因為感應輪高速旋轉時會產生角動量，

當其運動狀態改變時，

也會對框體產生一個作用力。

在感測器與控制器的共同作用下，

三個感應輪的作用力達成了平衡，

於是這個方塊在各種地方都站得住腳。

沉迷於平衡機械研究的學者們，

造出Cubli之後

覺得它有些小，

形狀也過於中規中矩，

於是接下來做了個更大更

複雜的「魔方」。

這個裝置的平衡方式和Cubli還不一樣，

靠的不再是高速旋轉的飛輪，

而是框架中的若干個「鐘擺」。

「鐘擺」的擺動提供了角動量，

而各個「鐘擺」通過計算機的協調，

以不同的幅度與頻率進行擺動，

各自的力互相作用，最終達到平衡。

這些「鐘擺」內部另有玄機，

尺寸不大卻裝了很多零件，

包括電機、傘型齒輪、電池、計算機，

和用於測量角度與位置的絕對式編碼器。

絕對式編碼器分析出運動狀態後，

會將數據傳送給「鐘擺」內置的計算機。

計算機利用內置的程序進行分析運算，

將得出的結果通過電信號傳出去。

送達由電機、齒輪和電池構成的組件，

再由它們帶動「鐘擺」進行運動。

裝置外部還裝有用戶交互面板，

操作和檢修起來比Cubli更為方便。

在這些零部件的共同作用下，

這個奇形怪狀的魔方和Cubli一樣，

能在不同的角度上保持平衡。

不過由於「鐘擺」的擺動角度有限，

所以推動它的幅度不能太大。

當然在普通力道下，完全不會倒。

別看這些平衡裝置看似玩具，

其實在太空中的航天器原理也是類似的，

它們都攜帶著帶有飛輪的平衡裝置，

這樣一來就可以保證穩定的姿態，

無處借力也不會胡亂旋轉。

所以說，

朋友們，

現在在玩「魔方」的你，

沒準就是未來的高級控制工程師。

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