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微型马达可以行走以执行任务:也许有可能创建仅由20个基本部件组成的套件
2020年10月28日    阅读量:     新闻来源:中国机器人网 vrovro.com  |  投稿

多年前,麻省理工学院教授尼尔·格申菲尔德(Neil Gershenfeld)有一个大胆的想法。


他想知道,世界上所有生物都是由20种氨基酸组成的,这一事实令他感到震惊,他想知道:也许有可能创建仅由20个基本部件组成的套件,该套件可用于组装所有不同的技术产品。世界?


微型马达可以行走以执行任务:也许有可能创建仅由20个基本部件组成的套件 中国机器人网,vrovro.com


从那以后,Gershenfeld和他的学生一直朝着这个方向稳步发展中国机器人网vrovro.com。他们的最新成果是在本周的一次国际机器人大会上发表的。


该成果包括一组五个微小的基本零件,这些零件可以组装成各种各样的功能设备,其中包括一个可以在表面上来回移动的微型“行走”电动机。或转动机器的齿轮。


此前,Gershenfeld和他的学生表明,由许多小的相同的亚单元组装而成的结构可以具有多种机械性能。


接下来,他们证明了刚性和挠性零件类型的组合可用于制造变形的飞机机翼,这是航空航天工程的长期目标。他们的最新工作增加了运动和逻辑的组件,并将在Gershenfeld和MIT研究生Will Langford的论文中在芬兰赫尔辛基举行的国际小规模操纵,自动化和机器人技术国际会议(MARSS)上发表。


他们的工作为当今构建机器人的方法提供了一种替代方法,该方法大体上可分为以下两种类型:运行良好但相对昂贵且缺乏灵活性的定制计算机,以及为通用性而牺牲性能的可重构计算机。


在新方法中,Langford提出了一组5毫米级的组件,所有这些组件都可以通过标准连接器相互连接。这些零件包括以前的刚性和柔性类型,以及电磁零件,线圈和磁铁。将来,该团队计划使用更小的基本零件类型来制造这些零件。


兰福德(Langford)使用这个简单的微小零件套件,将它们组装成一种新颖的电动机,该电动机以不连续的机械步骤移动附件,该机械步骤可用于转动齿轮,而电动机的移动形式则将这些步骤变为运动,使其以某种方式“穿越”表面,使人联想到移动肌肉的分子马达。


根据特定任务的需要,这些部件也可以组装成用于抓握的手或腿以用于行走,然后在这些需求发生变化时重新组装。Gershenfeld将它们称为“数字材料”,可以可逆地连接在一起的离散零件,从而形成一种功能性微型LEGO。

 

新系统是朝着建立标准化零件套件迈出的重要一步,该零件套件可用于组装具有适应特定任务或一组任务的特定功能的机器人。然后,可以根据需要以各种形式拆卸和重新组装这种专用机器人,而无需为每种应用从头开始设计和制造新的机器人。


兰福德的初始马达具有像蚂蚁一样的能力,可以举起自身重量的七倍。但是,如果需要更大的力量,则可以增加许多零件以提供更大的动感。或者,如果机器人需要以更复杂的方式移动,则这些零件可以分布在整个结构中。可以选择构建块的大小以匹配其应用。


该团队已经制造出纳米尺寸的零件来制造纳米机器人,并制造了米尺寸的零件来制造超级机器人。以前,在每种长度标尺的极端情况下都需要专门的技术。


Gershenfeld说:“一种新兴的应用是制造可以在密闭空间中工作的微型机器人。” 例如,在该项目中组装的某些设备小于一美分,但可以执行有用的任务。


为了构建“大脑”,Langford添加了包含毫米大小的集成电路的零件类型,以及一些其他零件类型,以照顾三维电信号的连接。


这些结构的简单性和规则性使其组装相对容易。为此,Langford开发了一种新颖的机器,就像3D打印机和制造电子电路的取放机器之间的十字架,但与这两种机器不同的是,该机器可以直接从数字设计中产生完整的机器人系统。


Gershenfeld说,这台机器是朝该项目的最终目标迈出的第一步,该目标是“制造一个可以从要组装的零件中自行组装的组装机”。


“标准化是微型机器人技术中极为重要的一个问题,它可以降低生产成本,从而提高该技术对常规工业机器人的接受程度,”微型机器人技术与控制工程部负责人Sergej Fatikow说,与德国奥登堡大学的研究者无关。


他说,这项新工作“致力于解决由一小套标准构建模块组成的复杂的微型机器人系统的问题,这可能会革新微型机器人技术领域,并在小规模开放许多应用程序。”


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