SRI的微型机器人可以自我制造工具了,机器人自我繁殖也快了!

斯坦福国际研究所(SRI International)早一代的微型机器人(比美国的一角硬币还小,最小的边长仅一毫米)平台是由携带不同类型工具的多样化机器人组成。现在这些微型机器人不仅仅可以重新配置自身以适应特定工具,而且它们还可以自我制造新的末端执行器(end-effectors)或工具。

几年前,SRI介绍过他们的「微型工厂平台MicroFactory platform」,可以控制数百、上千只蚂蚁一样的微型机器人协作建造一个微观建筑构架,甚至密集的集成电路系统。如此复杂的建造工作需要许许多多的微型机器人协作,每一只机器人完成一个特定的任务。SRI还已经为他们的“微型工厂平台MicroFactory platform”开发出了一个工具仓库,为微型机器人按照需求匹配定制化的末端执行器。

SRI 的微型机器人是一个小磁体,智慧在于它们运作的那个基质,最特别的地方就是在使用磁力的前提下能实现个体的精准操控。磁力是驱动微型机器人的好方法,因为 这样一来就不用为机器人专门准备电源,那它们的体积就能做得比较小。但问题是,在磁场内机器人往往都会统一行动,若是如此其应用的范围就很有限了。而 SRI 想到的办法就是用印制电路板来实现磁力局部控制,从而达到在极小空间内向各个机器人指派不同任务的目的。

这些机器人主体基本上是相同的,但根据不同的任务它们有不同的末端执行器。这样在实际上,就需要制作出一堆不同的微型机器人。SRI已经开始试验一些方法,把标准化的机器人放置在为了达成不同任务而定制化的平台上,让它们自行制造工具,这样会是更有效率的方法。

科技作家Evan Ackerman先生采访了SRI的首席科学家Ron Pelrine,获得了更多的技术细节。 他们在寻找毫米级别的磁体,将其驱动进入一个母体结构——特殊镜面玻璃与铜线垫片(微型机器人在上面滑动),这样可以让磁体排成阵列,根据意图可以排成任意形状的阵列。一旦这种阵列形成,可以在多种自由度控制这个阵列,如同控制一个单一的微型机器人,使之成为一个移动的操作器或机械手。

SRI 的微型机器人现在可以构建它们自己的工具,这可以由一个单独的机器人完成,也可以由一个形成大型操作器的机器人阵列完成。例如,一个机器人用探针拾取一些 特殊液体,把液体沾到一个在角落处等待的机器人上面,液体随后固化。机器人又跑到另外地方讲究地冲洗掉探针上面的液体以免固化……这样的过程不断地重复, 直到机器人制作出一个我们需要达成的工具,如一个挂钩或者一把叉子。这些工作都是在几平方英寸的空间之内完成的。

这种制程在某种方式上类似3D打印,不断地累积下,小的材料汇聚起来可以创造出一些有用的东西。Pelrine 说,这种微型工厂的工具作坊也可以想象一下,就类同是宏观世界里面为许多机器人服务的那些工具作坊。因为任务会有变化,比起使用和购买不同特殊用途的机器 人完成任务,购买标准化的机器人并且给他们配置现场制作的特定工具会更快捷、更便宜。另外,这样的工作坊也让现场修理工具甚至整个机器人成为可能。

SRI的研究者正在为微型工厂研制更坚固并且更轻的构架和面板,预计几个月后会有样品。他们还正在研究一个控制磁性微型机器人的新方式:悬浮!替换掉相对精确率 较低的「滑动方式」,「磁悬浮」方式可以让微型机器人精确定位到例如200纳米这样分辨率的位置!如此的精度水平并且如此低成本的运作系统,比常规的自动 化方式有着很大的优势。

在今年七月即将举行的巴黎MARSS(Manipulation, Automation, and Robotics on Small Scales)大会上,SRI的科技专家们将会展演他们的这种微型机器人自我装配自动化操控系统。

对于这种微型机器人的应用,SRI描述了多种前景,包括快速成型、光电混合电路制造、以及生物组织制造等方面。这些机器人能够更快的分析DNA、诊断病人情况,以及更好的研究细胞结构。最后,微型工厂技术可以与其他的机器人系统整合起来,想象一下这些微型机器人「生活在」大型机器人体内,监控它们、并且起到维护和修理作用。稳健性、灵活性还有独立性将变得很关键,如果未来把这种微型工厂在外太空或者其他星球上面实施的话,在这种情景下,机器人自行制作工具将非常必要。

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