适用于最聪明的机器人的模块化构建平台

马克斯·普朗克智能系统研究所(MPI-IS)的一组科学家开发了一个系统,利用该系统,可以按功能精确地构造微型机器人构件。就像乐高系统一样,科学家们可以随机组合各个组件。所述构建块或体素,其可以被描述为3D像素-由不同材料制成的:从该托起施工到磁性元件使软机的控制基本基质材料。“您可以按照自己希望的任何方式将各个软部件组合在一起,而对获得的功能没有任何限制。这样,每个机器人都有各自的磁化曲线,”张佳晨说。他与任子瑜和胡文奇一起发表了题为“通过多材料异质组装的三维三维微型磁软机”的论文的第一作者。该论文于2021年4月28日发表在《科学机器人》上。

该项目是在MPI-IS的物理情报部门进行的许多先前项目的结果。多年来,那里的科学家一直在研究用于无线医疗设备应用的电磁控制机器人,其规模很小,从毫米到微米。尽管他们迄今为止开发出的最先进的设计引起了全世界的关注,但它们受到制作材料的限制,从而限制了它们的功能。

“在制造软体微型机器人时,我们有许多不同且常常是复杂的设计。由于它们的体积小,可用的制造能力非常有限,这构成了重大挑战。多年来,研究人员一直在尝试开发一个创新的制造平台,为科学家提供了全新的功能。我们的团队现已成功展示了一种新的方法来构造具有更多组件而不只是一个组件的更复杂的软机器人。通过混合和匹配,我们可以实现量身定制的功能和复杂性机器人的形态。我们的新型模块化建筑平台将为许多新型的功能性无线机器人铺平道路,其中一些可能会成为未来的微创医疗设备,” Metin Sitti说,他领导物理情报部门,并开创了许多无线医疗和生物启发式微型机器人。

一步即可制作成千上万的体素。就像面团被散布在饼干托盘中一样,科学家们使用微小的铸模来制作单个的块-每个块的长度都不超过100微米。然后,由于将粒子放在一起的自动化过程仍然太复杂,因此在显微镜下手动进行合成。在团队在构建机器人之前集成了仿真功能的同时,他们对设计进行了反复试验,直到获得完美的结果。最终,该团队致力于自动化。只有这样,他们才能在将来将机器人商业化时获得规模经济。“在我们的工作中,自动化制造将成为重中之重,”张佳晨说。“至于我们今天进行的机器人设计,

“我们已经看到仅用一种材料进行体素的3D打印或铸模。这限制了功能-一种材料只能做很多事情,”任子瑜说。“如果您想要像我们一样的更多功能以及独特的磁化曲线,则必须引入整套不同的材料,例如,通过混合各种非磁性和磁性材料。

“以前,由于与机器人几何形状的紧密耦合,每个机器人的磁化轮廓都被限制为某些模式。现在,我们创建了一个平台,可以实现灵活的磁化轮廓。我们可以通过将多个磁性零件自由集成在一起来实现此目的。在一个系统中,”张佳晨补充道。

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