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麻省理工最新狗万有人赢过吗_狗万 投注限额_狗万(水晶宫)“装配工”未来可建造太空基地

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两个狗万有人赢过吗_狗万 投注限额_狗万(水晶宫)原型把一系列小单元组装成大结构体

麻省理工学院科研人员最近提出一种新型狗万有人赢过吗_狗万 投注限额_狗万(水晶宫)技术,即一种小型狗万有人赢过吗_狗万 投注限额_狗万(水晶宫)系统,能够自主地用统一规格的小部件建造出大结构体。这种狗万有人赢过吗_狗万 投注限额_狗万(水晶宫)系统未来有望用于建造飞机、房屋建筑、太空基地。

这项新的研究成果来自于麻省理工学院研究生Benjamin Jenett与麻省理工CBA(Center for Bits and Atoms)的Neil Gershenfeld教授合作的一篇博士论文,该论文发表在10月份出版的《IEEE Robotics and Automation Letters》上,共同作者还有Amira Abdel-Rahman以及Kenneth Cheung。

目前,实验室里的这种狗万有人赢过吗_狗万 投注限额_狗万(水晶宫)原型已经可以组装出小的结构体,甚至多个狗万有人赢过吗_狗万 投注限额_狗万(水晶宫)可以形成一个集群,共同构建出更大的结构体。

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狗万有人赢过吗_狗万 投注限额_狗万(水晶宫)越过障碍运送一个结构单元的过程

休斯顿大学电气和计算机工程副教授亚伦·贝克尔(Aaron Becker)说:“这篇论文非常棒。它融合了一流的机械设计及其精彩演示、新型狗万有人赢过吗_狗万 投注限额_狗万(水晶宫)硬件,以及一个包含10万余个元素的模拟套件。”

“这项技术的核心是一种新型的狗万有人赢过吗_狗万 投注限额_狗万(水晶宫)技术,我们称之为相对狗万有人赢过吗_狗万 投注限额_狗万(水晶宫),”Gershenfeld教授说。他解释说,从历史上看,狗万有人赢过吗_狗万 投注限额_狗万(水晶宫)技术有两大类:一类是由昂贵的定制部件制成,这些部件经过精心优化,可应用于工业装配等;另一类是由批量生产的廉价模块制成,性能低得多。然而,论文提出的新狗万有人赢过吗_狗万 投注限额_狗万(水晶宫)技术是两者的替代品。它比前者简单得多,又比后者的能力强得多,而且它有可能彻底改变飞机、桥梁甚至整个建筑物等大规模系统的建造方式。

Gershenfeld认为,关键的区别在于狗万有人赢过吗_狗万 投注限额_狗万(水晶宫)本身与其所处理的材料之间的关系。他说,有了这些新型狗万有人赢过吗_狗万 投注限额_狗万(水晶宫),“你无法将狗万有人赢过吗_狗万 投注限额_狗万(水晶宫)从所建造的结构体中分离出来——它们将作为系统的一部分而工作。”例如,虽然大多数移动狗万有人赢过吗_狗万 投注限额_狗万(水晶宫)需要高度精确的导航系统来跟踪它们的位置,但这种新型装配狗万有人赢过吗_狗万 投注限额_狗万(水晶宫)只需要跟踪它们当前正在处理的voxels(体积元素,简称体素或体元)位置即可。每当狗万有人赢过吗_狗万 投注限额_狗万(水晶宫)踏上下一个voxels,它就会重新调整它的位置感,总是与它此刻所站的部件相关。

关于其底层原理,正如最复杂的图像可以通过使用屏幕上的像素阵列来再现一样,实际上任何物理对象都可以被重建为一系列更小的三维块或体素,这些三维块或体素本身可以由简单的枝干和节点组成。研究小组已经证明,这些简单的体素可以有效地分配荷载;它们主要由开放空间构成,因此可以最小化结构体的总重量。这些体素可以被简易的组装器拾取并放置在彼此相邻的位置,然后使用内置于每个体素中的锁闩系统将它们固定在一起。

狗万有人赢过吗_狗万 投注限额_狗万(水晶宫)本体就像一个小手臂,有两段,中间被铰链连接,每一段的末梢都有夹钳体素结构的装置。这些狗万有人赢过吗_狗万 投注限额_狗万(水晶宫)像毛毛虫一样四处移动,通过反复打开和关闭V形身体来从一个部件移动到下一个部件。Jenett给小狗万有人赢过吗_狗万 投注限额_狗万(水晶宫)起了个绰号叫“BILL-E”(这是对电影《狗万有人赢过吗_狗万 投注限额_狗万(水晶宫)WALL-E》的致敬),代表Bipedal Isotropic Lattice Locomoting Explorer(首字母缩写)。

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工作中的装配狗万有人赢过吗_狗万 投注限额_狗万(水晶宫)

Jenett已经构建了好几个版本的这种新型装配狗万有人赢过吗_狗万 投注限额_狗万(水晶宫),作为概念验证的设计。与此同时也进行了相应的体素设计,这些体素设计具有锁闩机制,可以轻松地将每个体素与其相邻体素连接或分离。他使用这些原型来演示如何将小部件组装成线性、二维和三维结构。Jenett说:“我们并没有把精密度放在狗万有人赢过吗_狗万 投注限额_狗万(水晶宫)身上;精密度来自于其所建造的结构。这和其他狗万有人赢过吗_狗万 投注限额_狗万(水晶宫)都不一样,它只需要知道下一步在哪里。”

CBA主管Gershenfeld表示,在组装这些部件的过程中,每个小型狗万有人赢过吗_狗万 投注限额_狗万(水晶宫)都可以在结构上数出自己的步数。这让狗万有人赢过吗_狗万 投注限额_狗万(水晶宫)除了可以导航外,还可在每一步纠正错误,消除了传统狗万有人赢过吗_狗万 投注限额_狗万(水晶宫)系统的大部分复杂性,他说。“它省去了大多数常用的控制系统,但只要它不漏掉一步,它就知道它在哪里。”在实际的装配应用中,成群结队的这种狗万有人赢过吗_狗万 投注限额_狗万(水晶宫)可以一同工作来加速进程,这要归功于Abdel Rahman开发的控制软件,它可以让狗万有人赢过吗_狗万 投注限额_狗万(水晶宫)协调工作,避免路线冲突。

这种用简单狗万有人赢过吗_狗万 投注限额_狗万(水晶宫)系统把相同子单元(体素)组装成大型结构体的装配模式,就像孩子用乐高积木组装大型城堡一样,已经吸引了一些主要潜在用户的兴趣,包括美国宇航局、麻省理工学院在这项研究上的合作者,以及欧洲航空航天公司Airbus SE(空中客车集团),后者也帮助赞助了这项研究。

这种新型装配模式的一个优点是,在维修和保养时,可以很容易地通过与初始装配相同的狗万有人赢过吗_狗万 投注限额_狗万(水晶宫)工序来进行。损坏的部分可以从结构上拆卸下来,换上新的部分,从而形成一个和原来一样稳健的结构。Gershenfeld说:“拆卸和新建一样重要,而且随着时间的推移,这个工艺流程也可以用来对系统进行更新或改进。“

Jenett说:“对于空间站或月球基地,这些狗万有人赢过吗_狗万 投注限额_狗万(水晶宫)将驻扎在这个结构上,不断地维护和修复它。”

Gershenfeld介绍,最终这种新型狗万有人赢过吗_狗万 投注限额_狗万(水晶宫)系统将能够用来建造完整的建筑,特别是在太空、月球或火星等困难环境中。这可以消除从地球发送大型预装配结构的需要。取而代之的是可以发送大量的小型体素,甚至可以直接从目的地的材料中形成这些体素。“如果你能制造一架大型喷气式飞机,你就能建造一座大楼。”Gershenfeld说。

德国布伦瑞克科技大学操作系统和计算机网络研究所所长桑德尔·费凯特(Sandor Fekete)此前没有参与这项工作,他说:“超轻的数字化材料为建造高效、复杂、大规模的结构开辟了令人惊叹的前景,这些结构在航空航天应用中极其重要。”

但是装配这样的系统是一个挑战,Fekete说,为进一步开发控制系统,他计划加入这个研究团队。“使用小而简单的狗万有人赢过吗_狗万 投注限额_狗万(水晶宫)有望实现下一个突破:狗万有人赢过吗_狗万 投注限额_狗万(水晶宫)不会感到疲倦或无聊,使用大量微型狗万有人赢过吗_狗万 投注限额_狗万(水晶宫)似乎是完成这项关键工作的唯一途径。Jenett和他的合作者们的这项极为独创和聪明的工作,为建造动态可调的飞机机翼、巨大的太阳帆甚至可重构的太空栖息地带来了巨大的飞跃。”

在这个过程中,Gershenfeld说,“我们感觉我们正在开创一个材料-狗万有人赢过吗_狗万 投注限额_狗万(水晶宫)混合系统的新领域。”

Reference: “Material–Robot System for Assembly of Discrete Cellular Structures” by Benjamin Jenett, Amira Abdel-Rahman, Kenneth Cheung and Neil Gershenfeld, 23 July 2019,?IEEE Robotics and Automation Letters.

DOI: 10.1109/LRA.2019.2930486

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