三维设计与人工智能的整合

刁彬斌 王振兴

3DOne是一款非常适合青少年的三维创意设计软件，能够启发青少年的创新学习思维，智能简易的3D设计功能可以使创意轻松实现。近几年，这款软件成为很多学生完成三维设计、实现3D打印的一款利器。很多学校和学生在完成三维设计和3D打印之后，不满足于仅仅只能静态放置的纯3D作品，開始将开源硬件，甚至是人工智能设备融入3D打印作品中，让作品动态地“活”起来。

此外，3D打印的模型往往会比较大，经常会出现由于三维设计阶段的疏忽造成电子件不能完全适配的问题，大大降低了使用者设计开源硬件模型的效率。再者，学习开源硬件和人工智能课程，不可回避的问题是大量的硬件投入，很多学校处于“无米下锅”的现状。3DOne家族的新成员3DOne AI可以解决以上问题。它基于物理刚体运动与三维数据处理技术，融合开源硬件、人工智能、编程等多学科实践，支持通过界面交互或编程控制物体的运动;平台提供虚拟开源硬件技术与人工智能技术，支持进行动态的人工智能行为仿真;支持输出三维动画。

3DOne AI 64位版本还内置了人工智能模块，可实现图像识别、语音识别、机器学习。它的界面风格与3DOne其他版本一致，减少了用户学习成本。不同点是工具栏的设置。左侧工具栏只保留了基本编辑功能，其他都是仿真设置菜单。下方工具栏专门用于仿真方面的工作，包含“进入仿真、启动仿真、退出仿真”等（图1）。

下面以“语音控制小车”为例，阐述让模型“智能”起来的实践过程。

第一步，在3DOne家庭版或教育版中绘制小车模型（图2）。与常规绘制不同点是，注意车轮的底部必须在X-Y的基本面上（X-Y基本面在3DOne AI版中相当于地面）。如果车轮不在这个基本面上，相当于车陷入地面，被自动弹起或者处于悬空状态会自动下落。另外车体、车轴、车轮不能组合到一起，需要保持他们的独立性。

第二步，在3DOne AI中设置轮子与车体的固定关系。“关节设置”决定各个部件之间在发生运动时如何活动。模型车轮转动时要带动车体的移动，车体与车轴的关节设置为“固定关节”;四个轮子与车体需要进行“合页关节”固定。

第三步，设置“语音识别”控制器。使用的菜单功能为“设置控制器”，实体名称为车体，含义是将车体设置为可以接受语音输入的设备。设置完控制器，3DOne AI版将自动启动右侧的“编程控制器窗口”，且包含初始代码。

第四步，语音识别的编程工作。在“编程控制器窗口”中进行车体前进、后退、左转和右转的代码。语音识别过程中，需要使用按键来触发语音录制与语音识别。3DOne AI版暂时只支持识别固定语音词汇：向上、向下、左转 、右转、前进、后退、加速、减速、停止、启动、起床、再见、掉头。需要注意的问题是，物体向前的方向为屏幕右侧方向，因此代码中出现识别前进词汇时，需要将物体向后移动。

第五步，启动仿真系统，并开始仿真。使用下方工具栏来开启仿真功能（图3）。需要注意的问题是，按键触发的过程中需要保证输入法为英文输入法。

至此，一个可以识别语音命令的AI智能车就制作完成了。3DOne AI软件还有很多特色功能，例如，它能仿真物体的重量、受力。AI方面，图形识别功能不仅能完成常规的调用真实摄像头的图像识别，还能实现基于三维模型的虚拟场景识别。虚拟场景识别功能配合视频输出可以完成炫酷的作品虚拟展示等。本文只是起到抛砖引玉的作用，3DOne AI软件更强大和炫酷的功能将等待大家去慢慢挖掘。

作者单位：北京宏志中学