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前沿技术
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2022-11-25
还记得《超能陆战队》的可自我组建的微型机器人吗？MIT 造好了！
MIT 新研究，让科幻变现实！
还记得《超能陆战队》里的 microbot 微型机器人吗？模块化、可自我组建、超智能，数十万个「细胞」组成黑色站队，随意变幻成各种结构，完成各种任务。
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作为全世界最知名的学府之一，MIT（麻省理工学院）在科学领域的研究成果一直深受所有人的关注。近日，MIT 公开了一项最新的机器人研究成果，很像这个 microbot。
这项研究的目标是创造能够高效进行自我组装的机器人，从而更进一步地去建造包括建筑物、车辆、飞机甚至更大的机器人。
尽管听上去有点不可思议，但是 MIT 和 CBA（Center for Bits）已经做了多年的研究工作。包括最近的研究表明，可以用微小的轻质部件组装出可变形的飞机机翼和功能完备的赛车等物体，而且也可以制造机器人设备来执行一些组装工作。
基于这些研究，研究团队向球盟会登录入口网页版证明，组装机器人和结构组件都可以使用相同的亚单位（subunit）组成。
不仅如此，机器人还可以独立地、大规模地进行移动，来快速完成大规模的组装工作。
这个系统可以完全独立的自我复制组装，系统由一组微小的、且相同的亚单位组成，科学家将这种亚单位称为体素（voxel），由体素构建成大型可用结构。
需要指出的是，早期的体素是单纯的机械结构部件。随着研究的深入，科学家们已经开发出了具备复杂系统的体素，每个体素都可以完成和其他体素之间的动力和数据的传输。
有了强大的体素，组装出的结构就不仅能够承重，还可以完成诸如提升、移动和材料操作的任务，操作的对象甚至可以是它们本身。
从体素到结构，下一步就是机器人。机器人由一串端到端连接的几个体素组成，它们的一端可以使用附着点抓住另一个体素，然后像尺蠖一样移动到预期位置并将抓取的体素附着到生长结构上并释放。
这项新工作已经发表在了《自然通讯工程》杂志上，作为作者之一的教授兼 CBA 主任 Neil Gershenfeld 坦陈，要完成这个能够组装更大结构且能规划出最佳工序的完全自主、自我复制的机器人组装系统，还需要数年时间。
目前遇到的问题来自两个方面，一个是算法问题，一个是结构问题。
算法方面，如之前提到的组装过程所言，在早期的系统中，机器人通过抓取体素、移动、释放来进行结构的组装。当这些结构的大小相对于组装机器人的大小到一定的程度时，这个过程将变得越来越低效。因为每个机器人需要走更长的路径才能完成部件的运输。
换言之，如何让机器人合理、高效地完成任务，涉及到何时进行更大的机器人组装，以增加传输距离并缩短传输时间、何时进行更大的结构组件的组装等等。
研究人员进一步阐述道，比如机器人在组装目标物体时，它的每一步都在面临选择，它可以制造一个结构组件，也可以制造另一个相同大小的机器人，或者制造一个更大的机器人。研究人员开发了一款软件，可以输入一些期望制造的形状的数学性描述，并获得这些机器人基于传输距离计算的将放置的组件的位置和顺序。
尽管目前已经有数千篇关于机器人路线规划的论文，但是引入「机器人何时制作」以及「制作多大」的问题后，这些难题就完全只能从零开始攻克了。
另一个面临的结构问题在试验阶段也已经暴露。在当前的系统版本中，微小的单元之间的连接器并不牢固，这会直接影响承重的效果。
研究团队正在开发更加稳固的连接器，包括调整执行器的力度和关节的强度。
最后，尽管距离实用还有不少问题要攻克，但目前取得的成就已让人振奋。球盟会登录入口网页版不妨畅想一下未来。
当这些问题都得到解决后，这样的系统即可用于制造汽车、房屋甚至飞机，相对于目前也可完成类似工作的 3D 打��，微型机器人带来的优势不言而喻。
甚至，美国国防高级研究计划局已经在考虑能否用这个系统来建造用于防止侵蚀和海平面上升的海岸保护结构。而 NASA（美国宇航局）和美国陆军研究室也对此项目进行了支持。
或许在不久的将来，超能陆战队里的场景就将在球盟会登录入口网页版的身边发生。
主笔：陈述 / 球盟会登录入口网页版
编辑：晓月 / 球盟会登录入口网页版
