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

多年前，麻省理工學(xué)院的Neil Gershenfeld教授有一個(gè)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(gè)只有20個(gè)基本部件的套件，可以用來(lái)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(gè)方向上取得穩(wěn)步進(jìn)展。本周在國(guó)際機(jī)器人大會(huì)上展示的最新成果包括一組五個(gè)微小的基本部件，可以組裝成各種功能設(shè)備，包括一個(gè)可以在表面上來(lái)回移動(dòng)的小型“行走”電機(jī)或轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)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(jī)械性能。接下來(lái)，他們證明了剛性和柔性零件類(lèi)型的組合可用于創(chuàng)建變形飛機(jī)機(jī)翼，這是航空航天工程的長(zhǎng)期目標(biāo)。他們的最新作品增加了運(yùn)動(dòng)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(dòng)化和機(jī)器人國(guó)際會(huì)議（MARSS）上發(fā)表。

他們的工作提供了當(dāng)今構(gòu)建機(jī)器人的方法的替代方案，這些方法主要分為兩種類(lèi)型：定制機(jī)器運(yùn)行良好但相對(duì)昂貴且不靈活，以及可重新配置的機(jī)器人犧牲性能以實(shí)現(xiàn)多功能性。在新的方法中，Langford提出了一套五毫米級(jí)的組件，所有這些組件都可以通過(guò)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(lèi)型，以及電磁部件，線圈和磁鐵。在未來(lái)，該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃從更小的基本部件類(lèi)型中進(jìn)行制作。

使用這個(gè)簡(jiǎn)單的微型零件套件，Langford將它們組裝成一種新型電機(jī)，可以分離機(jī)械步驟移動(dòng)附件，可用于轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪，以及將這些步驟轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)的電機(jī)的移動(dòng)形式，允許它以一種讓人想起移動(dòng)肌肉的分子馬達(dá)的方式“穿過(guò)”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(chēng)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(lè)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(jī)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(zhuān)用機(jī)器人，而無(wú)需為每種應(yīng)用從頭開(kāi)始設(shè)計(jì)和制造新機(jī)器人。

蘭福德的初始發(fā)動(dòng)機(jī)具有類(lèi)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(jī)器人需要以更復(fù)雜的方式移動(dòng)，這些部件可以分布在整個(gè)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(tuán)隊(duì)已經(jīng)制作了納米尺寸的零件來(lái)制作納米機(jī)器人和米尺寸的零件來(lái)制作megarobots。以前，在這些長(zhǎng)度范圍極端的每一個(gè)都需要專(zhuān)門(mén)的技術(shù)。

“一個(gè)新興的應(yīng)用是制造可在狹窄空間內(nèi)工作的小型機(jī)器人，”Gershenfeld說(shuō)。例如，在該項(xiàng)目中組裝的一些設(shè)備小于一分錢(qián)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(jí)集成電路的部件類(lèi)型，以及一些其他部件類(lèi)型，以便在三維空間中連接電信號(hào)。

這些結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單性和規(guī)則性使得它們的組裝相對(duì)容易自動(dòng)化。為了做到這一點(diǎn)，Langford開(kāi)發(fā)了一種新型機(jī)器，就像三維打印機(jī)和制造電子電路的貼片機(jī)之間的交叉，但不同的是，這一機(jī)器可以直接從數(shù)字設(shè)計(jì)生產(chǎn)完整的機(jī)器人系統(tǒng)。Gershenfeld表示，這臺(tái)機(jī)器是該項(xiàng)目最終目標(biāo)的第一步，即“制造一個(gè)可以從裝配部件中裝配出來(lái)的裝配工”。

“標(biāo)準(zhǔn)化是微機(jī)器人中一個(gè)極其重要的問(wèn)題，它可以降低生產(chǎn)成本，從而提高對(duì)這種技術(shù)的接受度，使其達(dá)到常規(guī)工業(yè)機(jī)器人的水平，”微機(jī)器人與控制工程部門(mén)負(fù)責(zé)人Sergej Fatikow表示。在德國(guó)奧爾登堡大學(xué)，與這項(xiàng)研究無(wú)關(guān)。這項(xiàng)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(jī)器系統(tǒng)的問(wèn)題，這可能會(huì)徹底改變微機(jī)器人領(lǐng)域，并在小規(guī)模上開(kāi)辟了大量應(yīng)用，”他說(shuō)。

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

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