麻省理工学院的学生为太空建造微型自组装机器人

如果一些麻省理工学院的研究生能如愿以偿，那么可编程物质就是未来。

想想成千上万或数十万个纳米机器人按照命令组装和拆卸，以形成最有效的形状以推进进入轨道，制造国际空间站船体镀层的替换件，检查小行星的工具，或用于研究的桌椅勤劳的宇航员。

从某种意义上说，创造“一种可回收的 3D 打印”，麻省理工学院的博士生 Martin Nisser 说，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。

或者变形金刚，如果你愿意的话。 当然，也许还不是完全的擎天柱。

它们被称为 ElectroVoxels（体素 = 体积像素），虽然它们仍在测试中，但 Nisser 已经找到了一种新颖的方法，可以让它们快速、经济地重新配置自己。

“可重构机器人的一大挑战是，如果你想让这些小模块中的每一个都能够自行移动，你必须将计算、电子传感器、执行器嵌入到每个模块中，而这真的很难做到随着模块越来越小，”Nisser 在最近的一次 TechFirst播客. “我们开发的……关键技术贡献是找到一种将电磁铁嵌入这些模块的方法，以执行重新配置……这很好，因为这些电磁铁非常非常便宜，它们很容易制造，而且它们不需要太多维护。”

测试是在美国宇航局的“呕吐彗星”上进行的，这是一架卸下座椅的大型软垫飞机，因此科学家和宇航员可以在循环抛物线飞行期间体验几秒钟的零重力。

目前的原型大约有 12 厘米长（刚好超过 XNUMX 英寸），并且在它们的 XNUMX 个边缘中的每一个边缘都嵌入了电磁铁。 添加一个微控制器和集成电路，允许您调节通过电磁体的电流方向，您可以让 ElectroVoxels 以足够复杂的方式相互吸引或排斥，以允许围绕共享轴旋转并横向穿过另一个 ElectroVoxel .

麻省理工学院表示，目前的变形模块化机器人相对笨重。 它们由大型昂贵的电机制成，以促进运动：想想 变压器 但早于 300 代。

“如果这些立方体中的每一个都可以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，”Nisser 说。

这可能对非标准工具有用，或者重新排列质量以通过离心力启动一种形式的人工重力，或者在你和危险的太阳耀斑之间放置质量。

目前，ElectroVoxels 相对较大，因此它们制作的任何结构都会相当粗糙和凹凸不平。 为了使它们真正有用，Nisser 和团队将不得不将 ElectroVoxels 缩小潜在的数量级。

Nisser 告诉我：“我们正在努力使这些模块小型化，以便变得更小一点，并且您希望构建数十万个可以重新配置的模块，以实现一种可回收的 3D 打印。”

最终，一些模块将携带工具。 其他人将电力储存在电池中，而其他人可能会用太阳能电池板捕获能量。 还有一些可能包含可配置的电机，甚至是金属或机器零件等原材料的储备，甚至是用于临时太空庇护所的氧气。

但这一切都在未来。

尽管如此，如果我们想要智能可重构机器和工具在一个您不能仅仅订购新零件并在明天通过 Amazon Prime 交付的地方，这是一个需要解决的重要挑战。

“太空是一种……制造的最后前沿，”尼塞尔说。 在那里建造东西非常非常具有挑战性。 因此，如果你能够自行组装东西而无需派宇航员上去——这是非常危险的——并且一次性运送所有东西，那真的是非常有利的。 有点自相矛盾的是，虽然在这种环境中重新配置非常有利，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，你不必与重力矢量作斗争。”

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