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    不管生物的外形多麼不同,其歸根結底都是由一些基本的元素組成。基於這方面的靈感,麻省理工學院教授 Neil Gershenfeld 提出了“數字材料”的概念。

    這是一種獨立、有限的部件組合,能夠像一種小型的 Erector 套裝一樣,透過少量的多用途零件,來製造、組裝無限種類的微型機器人。

    (圖自:Will Langford / MIT,via New Atlas)

    在本週於芬蘭赫爾辛基舉辦的小型操作自動化與機器人國際會議(MARSS)上,Gershenfeld 發表了由他與 MIT 研究生 Will Langford 共同撰寫的這篇方法性論文。

    會上,團隊展示了一款小型步進電機的組裝和部署,以及一個能夠使用五種不同零件,來設計轉動機器齒輪的電機。這些由五部分組成的設計,包括了毫米級的剛性和柔性部件、線圈、以及磁性元件。

    【A Discretely Assembled Walking Motor】

    透過多種配置的標準聯結器,這些部件可以互相連線,組裝成一個特定任務的機器人,並且透過更多元件進行擴充套件。或者輕鬆拆卸與重新利用這些部件,以便打造不同任務的新機器人。

    如果將規模進一步擴大,這種方法可以有效地減少從頭開始設計和構建新機器人的昂貴過程,為每種應用定製所需的零件。不過研究團隊面對的挑戰,不僅僅是這些多功能元件的外形和用途。

    Gershenfeld 表示,真正的挑戰,在於如何製造和組裝它們,以滿足最終的設計需求。其最終目標是讓機器人透過這些部件,組裝出自身的一個副本。

    為此,Langford 設計了一款類似於 3D 印表機 + 樂高積木的混搭裝置,以及常見的用於建立電子電路板和拾取和放置儀器。該裝置採用了數字設計,能夠透過相關元件來建立新的機器。

    作為互操作性的基礎,這種“自動化”在很大程度上取決於集合中每個分立元件的簡單性和規律性,同時考慮它的可靠性與可擴充套件性等關鍵因素。

    說到規模,這種類似樂高積木的裝配系統,潛在應用不僅僅侷限於微型機器人。因為每個零部件都可以適當的升級或降級,以適應最終的目的。

    為證明這一點,團隊希望製作基於奈米尺度的奈米機器人,以及規模數米的 MegaRobots 。

    這項工作仍在進行之中,且隨著更多獨特的部件設計,它很可能像生物最基礎組成元素的氨基酸那樣,達到數十個的目標。而未來的可行性,將呈現指數級的增長。

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