組裝機器人用微小的零件建造大型結(jié)構(gòu)

馬薩諸塞州劍橋市-麻省理工學院(MIT)的工程師開發(fā)了一支由微型機器人組成的，這些機器人可以組裝大型的格子結(jié)構(gòu)，例如飛機機身或機翼。

麻省理工學院比特與原子中心主任尼爾·格申菲爾德(Neil Gershenfeld)說：“這的核心是一種新型機器人技術(shù)，我們稱之為相對機器人。” “從歷史上看，機器人技術(shù)有兩大類：一種是由昂貴的定制組件制成，這些組件針對特定的應用(例如工廠組裝)進行了精心優(yōu)化，而另一種則是由價格低廉，性能低得多的量產(chǎn)模塊制成。

“但是，新機器人可以替代這兩種機器人，”格申菲爾德說。“它們比前者要簡單得多，但要比后者要強大得多，并且它們有可能徹底改變大規(guī)模系統(tǒng)的生產(chǎn)，從飛機到橋梁再到整個建筑物。”

根據(jù)Gershenfeld的說法，關鍵區(qū)別在于機器人設備與其所處理和操縱的材料之間的關系。他指出：“有了這些新型機器人，您就無法將機器人與結(jié)構(gòu)分離。” “他們作為一個系統(tǒng)一起工作。

“例如，盡管大多數(shù)移動機器人需要高度精確的導航系統(tǒng)來跟蹤其位置，但新型組裝機器人只需要跟蹤它們與當前正在工作的稱為子像素的小型子單元相關的位置， ” Gershenfeld解釋道。“每次機器人踩到下一個體素時，它都會相對于當前站立的特定組件重新調(diào)整其位置感。

“潛在的愿景是，就像可以通過在屏幕上使用像素陣列來復制最復雜的圖像一樣，幾乎任何物理對象都可以作為較小的三維碎片(體素)陣列來重建，由簡單的支柱和節(jié)點組成。” Gershenfeld補充說。

Gershenfeld和他的同事發(fā)現(xiàn)可以安排這些組件以有效地分配負載。它們主要由開放空間組成，因此結(jié)構(gòu)的總重量最小?？梢酝ㄟ^簡單的組裝器將這些單元拾起并放置在彼此相鄰的位置，然后使用內(nèi)置在每個體素中的閂鎖系統(tǒng)將其固定在一起。

機器人本身就像一個小臂，中間有兩個長節(jié)，兩個長節(jié)鉸接在一起，每個末端都有用于夾持在體素結(jié)構(gòu)上的設備。這些設備像蠕蟲一樣四處移動，通過重復打開和關閉其V形主體從一個移動到另一個，沿著一排體素前進。

在組裝零件時，每個微型機器人都可以在結(jié)構(gòu)上計算其步數(shù)。與導航一起，這使機器人可以在每個步驟中糾正錯誤，從而消除了典型機器人系統(tǒng)的大部分復雜性。

“它缺少了大多數(shù)常用的控制系統(tǒng)，但是只要[機器人]不錯過任何一個步驟，它就知道它在哪里，” Gershenfeld說。“對于實際的組裝應用，此類裝置可能會協(xié)同工作以加快這一過程。

“這種組裝的一個優(yōu)點是可以通過與初始組裝相同的機器人程序輕松地進行維修和保養(yǎng)，” Gershenfeld說道。損壞的部分可以從結(jié)構(gòu)上拆卸下來，并用新的部分替換，從而產(chǎn)生與原始結(jié)構(gòu)一樣堅固的結(jié)構(gòu)。隨著時間的流逝，該過程還可用于對系統(tǒng)進行修改或改進。”