麻省理工团队组装出只有5种零件的微型机器人，它们还可以通过“变形”实现不同的功能那么，是否有可能创造一个仅由20个基本零件组成的套件，就可以组装出世界上所有不同的科技产品？世界？”多年前，麻省理工学院教授尼尔·格申菲尔德在得知“生命的真谛”让他震惊的同时，也萌生了这样一个大胆的想法。此后，格申菲尔德和他的学生们一直致力于为实现这一愿景，他们的研究稳步推进，近日，Gershenfeld团队在国际机器人大会上展示了他们的最新研究成果：一套由5个微小的基础部件组成的微型“行走”驱动器，也可以组装成机器各种功能。它还可以在平面上来回移动，或用于转动机器的齿轮。 这项研究可能会给当前的机器人设计和制造带来巨大的变化动作系统。它的潜力在于可以组合成不同形式的机器人部件。它也很容易拆卸和重组。它可能在一分钟内从医疗机器人变身为工业机器人，再一分钟变身救灾机器人。 “标准化是微型机器人领域的一个极其重要的问题，”德国奥尔登堡大学微型机器人与控制工程中心主任SergejFatikow评论道。这很可能会彻底改变微型机器人领域，并在小规模领域开辟大量应用。”驱动即“行走”（来源：WillLangford） 在此之前，Gershenfeld的团队展示了一种由这些具有不同机械性能的微小基本部件组成的各种结构接下来，他们还展示了一种结合使用两种类型的刚性和柔性部件的方法来创建“变形机翼”，这是航空航天工程中的长期目标。 在芬兰赫尔辛基举行的小尺度操纵、自动化和机器人国际会议(MARSS)上，由Gershenfeld和麻省理工学院研究生由WillLangford合着。 基本部件创新 今天的机器人在设计和制造方面都非常昂贵、不灵活且耗时。通常需要集成多种组件，每个组件的使用和编写都是相对独立的。这些问题将制约新型机器人的开发及其柔性化的进步。 突破上述瓶颈的一种方法是使用模块化和可重构的组件。模块化机器人系统集成了包括驱动、通信和控制在内的各种构建块，可以针对特定任务进行不同配置，同时易于重新配置。这种方式虽然体现了模块化的通用性，但其独立模块的构建和集成往往比较复杂，涉及到多个嵌入式功能的密集集成，量产成本较高。 Gershenfeld团队的研究为当前制造机器人的方法提供了一种替代方案，适用于两种不同的设计理念：性能良好但相对昂贵且不灵活的定制机器人；并牺牲部分性能，从而实现通用的可重构机器人。在新的方法中，Langford提出了一套毫米级的基础部件，包括前面提到的刚性和柔性材料部件，以及电磁部件、线圈和磁铁等，所有这些都可以通过标准相互连接连接器，从而形成所需的机械结构。由5个基本部分组成的“行走”驱动概述：(A)晶格分解为平面部分。先将节点部件(4)组装成节点(2)，再将节点(2)与刚架(5)连接形成并联结构(3)。(B)配置了能够直线运动的单层行走电机。(C)构成驱动器的五个基本部件——节点部件(4)、刚性框架(5)、双铰链框架(6)、磁芯(7)、音圈(8)（来源：ADiscretelyAssembledWalkingMotor) 在未来，Gershenfeld的团队计划用更小的基础部件来实现这些功能。 乐高式“微型设计” 兰福德使用这种微型零件的简单组合来组装一种新型致动器，该致动器以独立的机械步骤移动附肢，就像科幻小说中的东西一样。 这种新型执行器的应用范围很广，可以用来以一种非常特殊的方式转动齿轮——就好像人在齿轮表面行走一样。同时，根据不同任务的需要，这些部件还可以组装成抓取的机械手或行走的机械腿，再根据具体需求的变化重新组装。 Gershenfeld习惯把这些可以拼接、反复使用的独立部件称为“数字材料（digitalmaterials）”，认为他们的团队就像在玩一种“Micro-LEGO（微型乐高）”，用机械功能。一种转动齿轮的新驱动器（来源：WillLangford） 这种新的设计方法是朝着创建标准化零件套件迈出的重要一步。通过几个基本部件的组合，它可以组装出具有特定能力的机器人来满足各种任务要求。然后它还可以根据后续的需求变化进行拆卸和重新组装，无需为每种应用从头设计和制造新的机器人。 Langford最初设计的致动器具有蚂蚁般的能力，可以举起自身重量七倍的物体。但是，如果要求机器人提供更大的强度，就需要增加基础零件的数量。或者，如果您希望机器人以更复杂的方式运动，可以将这些基本部件分散安装在整个结构中，从而产生不同的运动模式。 此外，为了配合不同的应用，您还可以选择构建机器结构的零件尺寸。到目前为止，Gershenfeld的团队已经创建了纳米尺寸的部件来制造纳米机器人，以及米尺寸的部件来制造更大的机器人。在此之前，每一种极限尺寸的机器人的制造都需要专门的技术来完成。 未来的多种场景 “一个新兴的应用是创建可以在有限工作空间内运行的微型机器人，”Gershenfeld说。应用领域也可以通过扩展部件来实现。例如，使用尺寸更精确的零件进行组装，可用于可消化医疗机器人、柔性显微手术工具等应用场景。和其他一些部分到基础部分，这样组装的机器人可以更好地连接三维空间中的信号。同时这套基础件结构简单规则，自动化生产过程比较容易。 为了制作这套基本零件，Langford创造了一种新型机器，它类似于3D打印机和制作电子电路的拾放机之间的交叉。但与两者不同的是，这台机器可以直接从数字设计中生产出完整的机器人系统。 Gershenfeld说，“目前的机器是朝着这个项目的最终目标迈出的第一步。这个项目的最终目标是创造一个组装机器，它可以在生产组装零件的同时进行自我组装。”
