MIT团队仅用5种零件组装微型机械人还可经由进程“变形”实现不合功能,机器人喷漆设备多少钱。

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图 | Neil Gershenfeld (来源：MIT Industrial Liaison Program )

从那往后，Gershenfeld 和他的学生们便一贯在为实现这个设想而努力，他们的研究进展也稳步向前。
近日，Gershenfeld 团队在一场国际机器人会议上展示了他们最新的研究成果：一套由 5 种眇小根本零件组成的微型“行走”驱动器，它还可以组装成各种不同功能的机器。
它也可以在平面上来回移动，或者用来迁徙改变机器的齿轮。

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这项研究或给目前的机器人设计与制造体系带来极大变革。
它的潜力在于可以进行多种搭配，组合身分歧形态的机器人组件；同时还便于拆卸重组，从医疗机器人一分钟内可能就转变为工业机器人，再用一分钟还能变成救灾机器人。

（图片来自网络侵删）

“在微型机器人领域，标准化是一个极其主要的问题。
”德国奥尔登堡大学微型机器人和掌握工程中央主任 Sergej Fatikow 评价道，“这项新事情办理了用一小组标准构件组装繁芜的微型机器人系统的问题，这很可能会给微型机器人领域带来革命性的变革，并在小尺度领域开启大量运用。
”

图 | 正在“行走”的驱动器（来源：Will Langford）

在此之前，Gershenfeld 团队展示了多种由这些眇小根本零件组成的、拥有不同力学性能的构造。
接下来，他们还演示了一种利用刚性和柔性两种类型零件创建“变形机翼”的组合方法，这是一个航空航天工程领域里的长期目标。

这项最新的事情为实现该目标的运动逻辑添加了新零件，该研究在芬兰赫尔辛基举办的小规模操控、自动化和机器人国际会议（MARSS）上发布，论文由 Gershenfeld 和 MIT 研究生 Will Langford 共同撰写。

根本零件创新

如今的机器人，不论从设计还是制造的角度衡量，可能都是比较昂贵、不足灵巧且耗费韶光的。
常日须要集成各种各样的零部件，每种零部件的利用与制备也都是相对独立的。
这些问题都会制约新型机器人的开拓及其灵巧性的进步。

打破上述瓶颈的一种方法是利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、通信和掌握在内的多种组成模块，可以针对特界说务进行不同的配置，同时便于重新配置。
虽然这种方法表示了模块化的通用性，但其独立模块的布局和集成每每也比较繁芜，涉及多种嵌入式功能的密集集成，并且批量生产的本钱也相对较高。

而 Gershenfeld 团队的这项研究，供应了一种可替代目前制造机器人的方法，适用于之前两种不同的设计理念：事情性能精良，但相对价格昂贵且不灵巧的定制机器人；以及捐躯部分性能，从而实现通用性的可重构机器人。
在新的方法中，Langford提出了这套毫米级的根本零件，包括之条件到的刚性和柔性材料零件，以及电磁零件、线圈和磁铁等，所有零件都可以通过一个标准连接器相互连接，从而组成须要的机器构造。

图 | 由 5 个根本零件组成的“行走”驱动器概览：(A)格架分解为平面零件。
首先将节点零件(4)组装成节点(2)，节点(2)随后与刚性框架(5)连接形成并联结构(3)。
(B)配置好的、可直线运动的单层行走马达。
(C)构成驱动器的5种根本零件——节点零件(4)、刚性框架(5)、双铰链框架(6)、磁芯(7)、音圈(8) （来源：A Discretely Assembled Walking Motor）

在未来，Gershenfeld 团队操持采取更小的根本零件来实现这些功能。

乐高式“微型设计”

Langford 利用这套大略的微型零件组合，组装出了一种好似科幻小说中描述的、能以独立的机器步骤移动附属件的新型驱动器。

这种新型驱动器的运用处景非常广泛，可用于迁徙改变齿轮，而且迁徙改变的办法极为特殊——彷佛一个人在齿轮的表面上走动。
与此同时，根据不同任务的须要，这些零件也可以组装成用于抓握的机器手或用于行走的机器腿，然后随着详细需求的变革进而重新组装。

Gershenfeld习气将这些可以重复拼策应用的独立零件叫作“digital materials（数字材料）”，认为他们团队就像在玩一种有着机器功能的“Micro-LEGO（微型乐高）”。

图 | 正在迁徙改变齿轮的新型驱动器（来源：Will Langford）

这种新的设计方法为创造一个标准化的零件套件迈出了主要一步。
通过几种根本零件的搭配，它可以针对各种不同的任务需求装置出拥有特定能力的机器人。
然后，还可以根据后续的需求变更进行拆卸并重新组装，从此不再须要为每个运用程序从头设计和制造新的机器人。

Langford 初始设计的驱动器拥有蚂蚁般的能力，能够举起自身重量7倍的物体。
但是，如果须要机器人供应更大的力量，就须要增加更多的根本零件数量。
或者，如果想让机器人以更繁芜的办法移动，这些根本零件可以分散地安装在全体构造中，从而得到不同的运动办法。

除此之外，为匹配不同的运用，还可以在构建机器构造的零件尺寸上进行选择。
目前，Gershenfeld 团队已经制造出了纳米尺寸的零件来制造纳米机器人，同时还制造了米级的零件来制造大型机器人。
而在此之前，制造每种极限尺寸的机器人都须要专门的技能才可以完成。

未来可用于多场景

“一种新兴的运用是用来制造可以在有限的事情空间内作业的微型机器人。
”Gershenfeld 说道，“虽然我们将开拓重点放在毫米级，但是其他运用领域也可以通过扩展零件来实现。
例如，利用更精密尺寸的零件进行装置，即可用在可消化的医疗机器人和灵巧的显微外科工具等运用处景。
”

为了给新型构造加入“大脑”，Langford 还会在根本零件中增加各种集成电路零件和一些其他零部件，以便组装出的机器人能在三维空间中更好地连接旗子暗记。
同时，这套根本零件的构造既大略又有规律性，以是其自动化生产过程相对随意马虎。