鲁班锁的研究
目 录
1 目的 .............................................................................................................................................. 2 2 方法 .............................................................................................................................................. 2 3 鲁班锁研究重点 ........................................................................................................................... 3 4 经典鲁班锁及解法 ....................................................................................................................... 3 5 任意鲁班锁的解法 ....................................................................................................................... 5
1 目的
通过研究鲁班锁的结构，方式，锁的形态以及材质要求对现有工业产品进行再设计或者开发新产品。
设计产品的目的是为了解决问题，满足人的需求，这种需求的满足是否对大环境即自然平衡。如同鲁班锁的榫卯一样，稍有不妥，便会让本该咬合的部件变得格格不入，或是松松垮垮达不到设计强度。鲁班锁的榫卯结构只是调节这种平衡与稳定的一种手段。中国人的思想中，事物是不断发展变化的，有开始就有结束，遵循着自己的规律，这种发展的观点也在鲁班锁中体现着，如果说榫卯结构是死的，那么鲁班锁即是活的，拼合前是一块块榫卯构件，它有生命力，有活力，能够自由的组合，却达不到稳定。只有按照榫卯结构的特点将其拼合在一起，才能维系所有构件的一种平衡。纵然所有构件都已彼此咬合牢固，整个锁仍旧是活的，即是锁眼的结构。
这次设计方向初步定为小物件，小产品，具有一定的趣味性。融入锁文化，基于传统鲁班锁理念运用新型材质制作出不同于纯玩乐性质的实用性产品。
2 方法
鲁班锁是建立于榫卯结构上的衍生产品，不同于传统榫卯结构产品，鲁班锁更具有“活”的含义。首先我将基础的鲁班锁即一代六子联方尝试制作并解析，做出小模型后研究其锁眼的构造。然后进行二代鲁班锁的研究，主要是解析其他不同锁眼的构造。接着是尝试产品阶段实验和试做结构草模，最后根据研究成果进行产品草模和正模制作
目前我在研究不同锁眼对鲁班锁的作用和意义。目前找到了两种锁眼，分别对应鲁班锁A型和鲁班锁B型，A型是所有柱子模块只做相对于坐标轴的平行运动。柱子的榫卯开槽只做垂直切割，挖去和留存的都是小立方块。采用这种拼合方式的称为A型鲁班锁。鲁班锁在拼合过程中，有一根（或多根）柱子作转动运
动而实现拼合，为实现B型拼合方式，必须有一根（或多根）制作成可转动的形态。
3 鲁班锁研究重点
锁眼
4 经典鲁班锁及解法
最经典的鲁班锁如下图：
第一个乃国产，第二个来自国外零售网站。材质、工艺水平颇有差距，当然价格也是，2人民币对17美金！国内还不一定买得到做工特精细的那种，即便进口来了也不一定卖得出去！给小孩玩玩的几根木条，也就值个几块人民币吧，除非你做成纯金的给一些暴发户当奢侈品，那就“钱不是问题”。看来国人还是缺少“达芬奇”的勇气。不过话说回来，制作水平、市场接受程度等现状与国内的研究水平还是成比例的。
下面给出那个经典孔明锁的解法，摘自IBM网站：
常见的就是这六根木条的组合，上图第一行是朝上的，第二行是朝下的。第1根是完全实心。
共有二种解法，第一种如下：
123
4
第二种解法如下：
56
12
3
456
5 任意鲁班锁的解法
如果手头有一个鲁班锁与经典的那种有别，无法装配起来，则可以求助计算机帮忙。网上并无专门的程序可供下载，唯一可以找到的是IBM公司的一个网页，内置了鲁班锁的解法程序。
IBM公司有一些杂七杂八的研究，鲁班锁研究是其中一个。“IBM研究”项目中，关于鲁班锁研究的网站为“刺果研究站点”，当然主要是研究经典结构
的鲁班锁。程序的界面如下：
成功显示上述界面后，你就可以在上面点击每块小木条下面的二排小方块来设置块的形状。全部设完后，一般可直接按计算按钮（Calculate），系统就按默认设置进行计算。对特别复杂的鲁班锁来说，运行时间可能会很长，可以设置每个解的计算时间，或“只找第一个解”，或“找最小等级解”，还可以设置块长为几个单元，块长可以是6、8、10和12，一般就设为6。对于经典构造的那个鲁班锁，其实按默认即可。
点计算后，JAVA小程序很快给出计算结果，如下图所示：上图分四个区块：
左上为各块位置图，固定不变，位置名称为字母A－F，每个位置上可放置不同的块，块号用数字表示：1－6；
右上区域为块配置图，点击可返回到前一界面查看或重新编辑块形状；
左下则是解的视图，如果输入了一个无解的配置，则该图空白，这部分可有四种方式查看，如下图描述。在虚拟现实场景视图中，可以按任意角度、任意方向转动，这样就能很清楚看到6个块的组装方式和相对位置了。转动时，用鼠标点住图的中心然后往某个方向拖动，即可使3D立体图形往这个方向转动。如果图形发生轴向倾斜，则可用鼠标按往某处不放然后按顺时针或逆时针画圈，则可便图形按反向沿轴向转动。
右下区域提供了主要的操作界面和信息。具体描述如下图：
一般可通过显示或隐藏某几块，配合旋转拖动图形来查看装配锁的内部构造情况。
除了手工输入6块形状的配置外，还可以直接从IBM Research网站上的链接直接调用，该网站关于孔明锁的研究中提供大量设计好的“方案”，只需点出链接即可调用此程序，并且调用时其6块形状均已设置好，且很快就计算出了装配拆解方案。
经典鲁班锁共有二个解，等级都是1。关于解的等级，在后续理论分析中再提及。下图提供了一个高等级的方案，由于解的数量较多，JAVA程序也运算了好一会儿（大概几秒）才得到解答，解共有66种，且拆解难度高达6级，如下图（有兴趣的话，可随意录入些方案，让电脑计算）：
上述材料可以确保某个鲁班锁能找到一种装配或拆解的方案（或干脆就无解），如果设计制作一个新颖的鲁班锁，则可先在程序上模拟，OK后再生产，不过对木条的加工不是一件简单的事，除非你是木匠。
如果要深入研究鲁班锁及其计算机分析，那就需要对“IBM研究six-piece burr”有所了解，且还得了解此类计算机研究的骨灰级专家：比尔卡特。我将通过几篇文章详细介绍西方的研究成果。东方的不讲也罢，没什么深入研究的材料可找。
