本文转载自雷锋网。如需转载，请在雷锋网官网申请授权。此前，西湖大学邱敏教授团队开发出一种技术，可以在300纳米厚的冰上刻画出图案。具体来说，通过三维微纳加工技术，科学家可以用冰来代替传统光刻工艺中的光刻胶。这种听起来颇为新奇的“冰雕”技术，拓宽了我国芯片产业的想象空间。或许在未来，芯片的研发可以不用再等光刻机了。在另一个层面上，“冰雕机”的设计也让我们意识到，冰这种自然界中的普通物质，或许可以推动科技变革！无独有偶，不久前，美国宾夕法尼亚大学GRASP实验室的科学家也在尝试用冰做移动机器人。未来，他们将登陆火星，前往南极，在各种极端条件下发挥作用。长这样子，好像有点小学生兴趣班作品的既视感？用冰建造火星探测器靠谱吗？在去年10月举行的机器人和智能系统领域的旗舰国际会议2020IEEE/RSJ智能机器人和系统国际会议（IROS2020）上，与上述研究相关的论文被收录。该论文的标题是“冰制机器人：制造技术分析”。值得注意的是，来自GRASP实验室的两位作者DevinCarroll和MarkYim在论文中强调，这仍然是非常初步的工作，他们才刚刚开始探索将冰用作机器人的想法。显然，用冰制造执行器、电池或其他电子元件听起来不太可能，而且冰永远不会像钛或碳纤维等结构材料那样高效。但冰也有鲜明的特点——一方面，它在自然界中很常见；另一方面，冰有独特的切割、雕刻和融合方式。我们不禁要问，是否可以仅仅因为冰具有上述特性，就可以用冰建造一个机器人，并将其送去探索行星或南极？具有自我修复或自我复制能力的模块化机器人系统已成为外星或北极探索的强大、低成本的解决方案，但与目前的一些行星探索机器人相比，确实存在不足，IEEE（美国电气电子工程师学会）)旗舰刊物IEEESpectrum写道：无论NASA科学家为他们的行星探测机器人取得多少突破，行星探测机器人最终可能都无法避免一个问题：故障，甚至坠毁。很难想象，在火星上，如果火星车的轮子出现问题，探索任务还能顺利进行吗？在IEEESpectrum看来，一个更关键的问题是如何在极端环境下寻找资源，保证机器人的正常运行。此前面对这个问题，科学家和工程师们提出了一个解决方案：利用太阳能等能源来支持探测器的运行。毕竟太阳能还是比较普遍的。2020年7月23日中午，长征五号耀司运载火箭搭载我国首个火星探测器“天问一号”升空。目前，“天问一号”飞行里程已超过4亿公里。今年5月正式登陆。雷锋网此前报道，此次中国首辆搭载六台科学仪器的火星探测器还配备了四块太阳能电池板。据科创中国介绍，这项技术是我国目前最先进的实用型太阳能电池阵列，也安装在我国新一代载人航天器“北斗三号”导航卫星、“玉兔”号月球巡视器上。也就是说，在深空探测领域，光伏发电技术已经成为趋势。可能有人会问，元器件坏了，太阳能可能没问题，怎么办？DevinCarroll和MarkYim也想到了这个问题，所以他们的想法不仅仅是用冰来做机器人，关键时刻机器人也可以随处取冰用冰，自己制作组件。两位科学家的脑洞如何实现？听起来有点玄乎，两位科学家是怎么做到的呢？据了解，他们希望开发出一种能够展示“自我重构、自我复制和自我修复”的机器人概念。他们的愿景是机器人将主要在极端环境中工作。因工作产生的热量不会造成熔化甚至短路，造成不便。两位科学家探索了用冰制造机器人结构部件的不同方法，涵盖了“增材”和“减材”制造工艺。根据IEEESpectrum，与塑料成型、3D打印、CNC加工等相比，科学家认为最节能的方式应该是切割冰（即使有时需要冰融合和重塑）。DevinCarroll也在YouTube上公开了配方：机器人=马达+底座+冰做的各种零件。通过这种看似简单粗暴的方式，被称为IceBot的南极探险机器人概念版问世，据称重达6.3公斤。看到这里，估计很多人都在嘀咕“原来如此”，别着急，我们来看看这款机器人的实际效果吧。小车上的坡度还算平稳，还能推开前面的垃圾，不至于掉下来。值得注意的是，小车只是一个样机，以后进行科研肯定不会是这个样子。现阶段，研究人员基本上只证明了IceBot的两个功能：一是可移动，二是在常温下不会很快破裂。当然，在IceBot实现自我重组、自我复制和自我修复的能力之前，两位科学家还有很多工作要做。接下来可以做什么？可能有人认为这项研究不可行，但作为宾夕法尼亚大学GRASP实验室的一项工作，还是值得期待的。毫无疑问，宾夕法尼亚大学在机器人研究方面有着深厚的根基。1961年，宾夕法尼亚大学工程学院院长VijayKumar说服通用汽车安装了第一台搬运钢锭的机器人，工业机器人由此诞生。1980年代机器人技术的一项重大突破是机器人能够靠“腿”或轮子移动——这是宾夕法尼亚大学GRASP实验室的一项成就。1979年，计算机科学与工程领域的杰出女性、前宾夕法尼亚大学计算机科学与工程教授兼主席RuzenaBajcsy建立了GRASP实验室，即通用机器人、自动化、传感和感知实验室（通用机器人、自动化、传感和感知实验室）。感知实验室）。【1984年RuzenaBajcsy（最中间的女人）和实验室成员】该实验室是宾夕法尼亚大学工程与应用科学学院的跨学科学术和研究中心，也是领先的机器人孵化器，专注于视觉、感知、控制等领域的基础研究系统、自动化和机器学习等领域。这篇论文的两位作者也很值得我们关注，一位是Dr.DevinCarroll，另一位是MarkYim。据该实验室官网介绍，MarkYim是该实验室的主任。他的研究兴趣始于模块化机器人。除了自重构和自组装机器人，他还在研究飞行机器人和相关任务规范。近日，IEEESpectrum就上述研究对DevinCarroll博士进行了简短采访。DevinCarroll博士提到他设计了一个电车机器人来帮助生态学家调查森林，并发现挑战不仅是成本——自然因素会随着时间的推移摧毁这样的机器人，所以这两位科学家开始尝试将机器人造出来现有材料，他们定居在冰上。对于未来，在机械臂/末端执行器设计方面，他们正在探索的一个想法是使用电阻丝网局部融化冰的表面，当它打算将冰加工成所需的几何形状时，它和机械在手臂之间建立临时连接。近期的研究重点是设计模块化接头，确保驱动器与冰块的连接更容易、更安全，并尝试使用螺丝孔等连接方式，保证冰块的形状不发生变化。这款车未来会有哪些突破，我们拭目以待。
