两个工作原型组装机器人，将一系列称为体素的小单元组装成更大的结构麻省理工学院博士。原子中心的学生BenjaminJenett和NeilGershenfeld教授在《电气电子工程师学会机器人与自动化快报》Science杂志上报告说，他们开发了一个原型组装机器人，可以将零件制成大型结构。这种小型机器人系统有一天可能会建造从飞机到太空定居点的高性能结构。麻省理工学院博士学生本杰明·詹尼特(BenjaminJennett)举了飞机制造的例子，今天的商用飞机通常是分段制造的，通常是在不同的地点制造——机翼在一个工厂，机身部分在另一个工厂，尾翼部件在其他地方——然后空运到大型货机的中央工厂最后组装。但是，如果最后的组装是唯一的组装，而整个飞机是由许多微小的相同部件组成的，而且都是由一群微型机器人组成的呢？组装机器人的原型版本可以组装小型结构，甚至可以作为团队合作构建更大的组件，可以应对这一挑战。休斯顿大学电气与计算机工程副教授亚伦·贝克尔(AaronBecker)表示，图像序列显示了一个正在工作的装配机器人，它在正在建造的结构的另一侧上方和下方携带一个结构单元。最先进的机械设计、令人叹为观止的演示，其硬件是一个包含超过100,000个元素的模拟套件。它的核心是我们称之为相对机器人的技术。”从历史上看，机器人技术分为两大类：一类由昂贵的定制组件组成，这些组件经过精心优化以用于工厂组装等特殊应用，而另一类由廉价、批量生产的模块组成，但性能低得多。然而，麻省理工学院科学家开发的这种新型机器人可以替代这两种类型的机器人。它比第一类机器人简单得多，功能也强大得多，它有可能彻底改变大型系统的生产，从飞机到桥梁再到整个建筑物。NeilGershenfeld教授说，核心区别在于机器人设备与它们处理和操纵的材料之间的关系。有了这些新型机器人，机器人就不能脱离结构，它们可以作为一个系统协同工作。例如，虽然大多数移动机器人需要高精度的导航系统来跟踪它们的位置，但新的装配机器人只需要跟踪它们相对于它们当前正在处理的称为子像素的小子单元的位置。每次传递下一个体素时，它的位置感总是根据它当前所站立的特定组件重新调整。这样做的好处之一是，正如最复杂的图像可以通过使用屏幕上的像素阵列来复制一样，几乎任何物理对象都可以重新创建为较小的3D片段或体素阵列，它们本身可以构成简单的支柱和节点。该团队证明，可以安排这些简单的组件以有效地分配负载。它们主要由开放空间组成，因此结构的整体重量很小。这些单元可以通过一个简单的组装器拾取并彼此相邻放置，然后使用每个体素中内置的闩锁系统固定在一起。机器人本身就像一个小臂，中间有两个长节段，它们铰接在一起，两端都有用于抓取体素结构的装置。这些简单的装置像蠕虫一样四处移动，通过反复打开和关闭它的V形身体，从一个移动到另一个，沿着一排体素前进。珍妮特称它为小型机器人BILL-E（双足同构运动检测器）。组装机器人的原型Jennett构建了几个版本的组装器作为概念验证设计，以及相应的体素设计和锁定机制，可以轻松地将每个组装器与其相邻的组装器分开或组装。他用这些原型来演示如何将块组装成线性、二维和三维结构的过程。“我们没有把精度放在机器人身上，精度来自于它逐渐成形的结构，”他说。这与所有其他机器人不同。它只需要知道下一步要去哪里。Gershenfeld教授表示，在组装零件时，每个微型机器人都可以计算它在结构上所走的步数。除了导航之外，这还允许机器人在每一步纠正错误，他说，这消除了传统机器人系统的大部分复杂性。“它缺少大部分常用的控制系统，但只要不漏掉任何一步，它就知道自己在哪里，”他说。“对于实际的装配应用，由于这些部件数量众多，它们可以协同工作以加快过程。科学家们还开发了控制软件，可以让机器人协调工作，避免相互干扰。这种简单易用的机器人系统，由相同的子单元组装大型结构的方法，就像小孩子用乐高积木组装一座大城堡一样，已经引起了一些潜在用户的兴趣，包括美国宇航局和空中客车公司赞助了这项研究。这种装配机器人的一个优点是可以通过与初始装配相同的机器人过程轻松地进行维修。损坏的部分可以从结构中移除并用新的部分替换，从而使结构与原始结构一样坚固。“解构与构造同样重要，”Gershenfeld教授说。随着时间的推移，该设计还可用于修改或改进系统。对于空间站或月球栖息地，这些机器人将居住在结构上，不断维护和修理它。Gershenfeld教授表示，最终，这样的系统可用于建造整个建筑物，尤其是在太空、月球或火星等困难环境中。它可以消除从地面一路运输大型预组装结构的需要。相反，可以发送大批量的微小亚基，或者可以使用系统在最终目的地用当地材料制造它们。德国布伦瑞克技术大学操作系统和计算机网络研究所所长SandorFekete说：“诸如此类的超轻数字材料提供了构建高效、复杂系统的惊人方法。大型结构在航空航天应用中至关重要。”但Fechter认为组装这样一个系统是一个挑战，他计划加入麻省理工学院的研究团队进一步开发控制系统。“这就是使用小型简单机器人有望实现下一个突破的地方：机器人不会感到疲倦或无聊，使用许多微型机器人似乎是完成这项关键任务的唯一途径，”Fechter说。我们团队的这项极其原创和巧妙的工作是朝着动态调整飞机机翼、创造巨大的太阳帆甚至可重新配置的太空栖息地迈出的一大步。”Gershenfeld教授“在这个过程中，我们觉得我们正在探索混合动力的新领域-材料机器人系统，”博士说。
