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移動電機可以為機器人組裝復(fù)雜結(jié)構(gòu)鋪平道路 - 包括其他機器人。

多年前，麻省理工學(xué)院的Neil Gershenfeld教授有一個大膽的想法。由于世界上所有的生物都是用20種氨基酸組合而成的，他想知道：可能有可能創(chuàng)造一個只有20個基本部件的套件，可以用來組裝所有不同的技術(shù)產(chǎn)品。世界？

從那以后，Gershenfeld和他的學(xué)生一直在這個方向上取得穩(wěn)步進展。本周在國際機器人大會上展示的最新成果包括一組五個微小的基本部件，可以組裝成各種功能設(shè)備，包括一個可以在表面上來回移動的小型“行走”電機或轉(zhuǎn)動機器的齒輪。

以前，Gershenfeld和他的學(xué)生們表明，由許多小的，相同的子單元組裝而成的結(jié)構(gòu)可以具有許多機械性能。接下來，他們證明了剛性和柔性零件類型的組合可用于創(chuàng)建變形飛機機翼，這是航空航天工程的長期目標(biāo)。他們的最新作品增加了運動和邏輯的組件，并將在Gershenfeld和麻省理工學(xué)院研究生Will Langford在芬蘭赫爾辛基舉行的小規(guī)模操縱，自動化和機器人國際會議（MARSS）上發(fā)表。

他們的工作提供了當(dāng)今構(gòu)建機器人的方法的替代方案，這些方法主要分為兩種類型：定制機器運行良好但相對昂貴且不靈活，以及可重新配置的機器人犧牲性能以實現(xiàn)多功能性。在新的方法中，Langford提出了一套五毫米級的組件，所有這些組件都可以通過標(biāo)準(zhǔn)連接器相互連接。這些部件包括以前的剛性和柔性類型，以及電磁部件，線圈和磁鐵。在未來，該團隊計劃從更小的基本部件類型中進行制作。

使用這個簡單的微型零件套件，Langford將它們組裝成一種新型電機，可以分離機械步驟移動附件，可用于轉(zhuǎn)動齒輪，以及將這些步驟轉(zhuǎn)變?yōu)檫\動的電機的移動形式，允許它以一種讓人想起移動肌肉的分子馬達(dá)的方式“穿過”表面。根據(jù)特定任務(wù)的需要，這些部件也可以組裝成用于抓握的手或用于行走的腿，然后隨著這些需求的改變而重新組裝。Gershenfeld將它們稱為“數(shù)字材料”，可以可逆地連接的離散部件，形成一種功能性的微型樂高積木。

新系統(tǒng)是朝著創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)化部件套件邁出的重要一步，這些部件可用于組裝具有適合特定任務(wù)或任務(wù)集的特定功能的機器人。然后可以根據(jù)需要以各種形式拆卸和重新組裝這種專用機器人，而無需為每種應(yīng)用從頭開始設(shè)計和制造新機器人。

蘭福德的初始發(fā)動機具有類似螞蟻的能力，能夠提升自身重量的七倍。但是如果需要更大的力量，可以添加許多這些部件以提供更多的功能?；蛘呷绻麢C器人需要以更復(fù)雜的方式移動，這些部件可以分布在整個結(jié)構(gòu)中?？梢赃x擇構(gòu)建塊的大小以匹配其應(yīng)用; 該團隊已經(jīng)制作了納米尺寸的零件來制作納米機器人和米尺寸的零件來制作megarobots。以前，在這些長度范圍極端的每一個都需要專門的技術(shù)。

“一個新興的應(yīng)用是制造可在狹窄空間內(nèi)工作的小型機器人，”Gershenfeld說。例如，在該項目中組裝的一些設(shè)備小于一分錢但可以執(zhí)行有用的任務(wù)。

為了構(gòu)建“大腦”，Langford增加了包含毫米級集成電路的部件類型，以及一些其他部件類型，以便在三維空間中連接電信號。

這些結(jié)構(gòu)的簡單性和規(guī)則性使得它們的組裝相對容易自動化。為了做到這一點，Langford開發(fā)了一種新型機器，就像三維打印機和制造電子電路的貼片機之間的交叉，但不同的是，這一機器可以直接從數(shù)字設(shè)計生產(chǎn)完整的機器人系統(tǒng)。Gershenfeld表示，這臺機器是該項目最終目標(biāo)的第一步，即“制造一個可以從裝配部件中裝配出來的裝配工”。

“標(biāo)準(zhǔn)化是微機器人中一個極其重要的問題，它可以降低生產(chǎn)成本，從而提高對這種技術(shù)的接受度，使其達(dá)到常規(guī)工業(yè)機器人的水平，”微機器人與控制工程部門負(fù)責(zé)人Sergej Fatikow表示。在德國奧爾登堡大學(xué)，與這項研究無關(guān)。這項新工作“解決了從一小組標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建模塊中組裝復(fù)雜的微機器系統(tǒng)的問題，這可能會徹底改變微機器人領(lǐng)域，并在小規(guī)模上開辟了大量應(yīng)用，”他說。

“這項工作改變了我們對結(jié)構(gòu)，驅(qū)動和控制一體化的思考方式，”Moog公司的首席技術(shù)官George Small說道，該公司是一家領(lǐng)先的機器人執(zhí)行器制造商，也與這項工作無關(guān)。“它為新設(shè)計，組裝和重用這些有源結(jié)構(gòu)的方式打開了大門，為我們的客戶提供創(chuàng)新的解決方案，”他說。

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