麻省理工学院的学生为太空建造微型自组装机器人

如果有几个麻省理工学院的研究生能如愿以偿,那么可编程问题就是未来。

想象一下,成千上万的纳米机器人按照指令组装和拆卸,形成最有效的形状,以便升空进入轨道,制造国际空间站外壳板的替代件,检查小行星的工具,或者为辛勤工作的宇航员提供办公桌和椅子。

麻省理工学院(MIT)博士生马丁·尼瑟(Martin Nisser)说,从某种意义上说,创造了“一种可回收的3D打印”,他正在与一个团队合作,发明控制和操纵微型机器人的新方法。

麻省理工学院的学生为太空建造微型自组装机器人

或者变形金刚,如果你愿意的话。当然,也许还不完全是擎天柱。

他们被称为电体素(体素=体积像素),虽然他们仍在测试中,尼瑟已经找到了一种新的方法,让他们能够快速和经济地重新配置自己。

Nisser在最近的TechFirst播客中告诉我:“可重构机器人面临的一大挑战是,如果你想让这些小模块中的每一个都能够自行移动,那么你必须将计算、电子传感器、执行器嵌入到每个模块中,而随着模块越来越小,这真的很难做到。”。“我们开发的……关键技术贡献是找到一种方法,将电磁铁嵌入这些模块中,以便执行重新配置……这很好,因为这些电磁铁非常非常便宜,易于制造,而且不需要太多维护。”

测试是在NASA的“呕吐彗星”上进行的,这是一架大型软垫飞机,座椅被移除,科学家和宇航员可以在抛物线飞行中体验几秒钟的零重力。

目前的原型机大约有6厘米长(略超过2英寸),12个边缘都嵌入了电磁铁。添加一个微控制器和集成电路,允许你调节电流通过电磁铁的方向,你可以让电体素以足够复杂的方式相互吸引或排斥,以允许围绕一个共享轴旋转,并横向穿过另一个电体素的表面。

麻省理工学院表示,目前的变形、模块化机器人相对笨重。它们是用大型昂贵的电机制造的,以方便移动:想想变压器吧,但要早300代。

尼瑟说:“如果这些立方体中的每一个都能相对于它们的邻居旋转,那么你实际上可以将你的第一个3D结构重新配置为任何其他任意3D结构。”。

这可能对非标准工具有用,或者重新排列旋转运动的质量,通过离心力启动一种人工重力,或者在你和危险的太阳耀斑之间放置质量。

目前,电体素相对较大,因此它们所形成的任何结构都将相当粗糙和块状。为了使它们真正有用,尼塞尔和他的团队将不得不将电体素缩小潜在的数量级。

Nisser告诉我:“我们正在致力于将这些模块小型化,以使其变得更小,你想建造数十万个可以进行重新配置的模块,以实现一种可回收的3D打印。”。

最终,一些模块将携带工具。还有一些将用电池储存能量,还有一些可能用太阳能电池板收集能量。还有一些可能包含可配置的电机,甚至包括金属或机械零件等原材料储备,甚至包括临时避难所用的氧气。

但这一切都是在未来。

尽管如此,如果我们想要智能可重构机器和工具,而不是仅仅订购一个新零件,然后在明天通过亚马逊Prime交付,这仍然是一个需要解决的重要挑战。

“太空有点……是制造业的最后前沿,”尼瑟说。在那里建造东西非常非常有挑战性。因此,如果你能够自行组装东西,而不需要把宇航员送到那里——这是非常危险的——并且一次性运送所有东西,这真的是非常有利的。有点矛盾的是,虽然这是一个重新配置非常有利的环境,但实际上重新配置在某种程度上要简单得多……因为在微重力环境中,你不必对抗重力矢量。”

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