Studenci MIT budują małe samoskładające się roboty do przestrzeni kosmicznej

Jeśli kilku absolwentom MIT postawi na swoim, programowalna materia będzie przyszłością.

Wyobraź sobie tysiące lub setki tysięcy nanobotów składających i rozkładających się na polecenie, aby uformować najbardziej efektywny kształt umożliwiający wyniesienie na orbitę, tworząc zamienny element poszycia kadłuba Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, narzędzie do badania asteroidy lub biurko i krzesło dla ciężko pracujący astronauta.

Tworzenie w pewnym sensie „rodzaju druku 3D nadającego się do recyklingu” – mówi Martin Nisser, doktorant na MIT, który wraz z zespołem pracuje nad wynalezieniem nowych sposobów kontrolowania i manewrowania mikrobotami.

Albo Transformers, jeśli wolisz. Być może, oczywiście, jeszcze nie całkiem Optimus Prime.

Nazywają się ElectroVoxels (woksele = piksele wolumetryczne) i podczas gdy są jeszcze w fazie testów, Nisser znalazł nowatorski sposób, aby umożliwić im szybką i ekonomiczną rekonfigurację.

„Jednym z największych wyzwań związanych z robotami rekonfigurowalnymi jest to, że jeśli chcesz, aby każdy z tych małych modułów mógł poruszać się samodzielnie, musisz w każdym module osadzić obliczenia, czujniki elektroniczne i siłowniki, co jest naprawdę trudne. w miarę jak moduły stają się coraz mniejsze” – powiedział mi niedawno Nisser Podcast TechFirst. „… kluczowym wkładem technicznym, który opracowaliśmy, jest znalezienie sposobu osadzenia elektromagnesów w tych modułach w celu przeprowadzenia rekonfiguracji… co jest dobre, ponieważ te elektromagnesy są naprawdę, naprawdę niedrogie, można je łatwo wyprodukować, i nie wymagają wiele konserwacji.”

Testy przeprowadzono na pokładzie „wymiotowanej komety” NASA – dużego, wyściełanego samolotu, po którego usunięto siedzenia, aby naukowcy i astronauci mogli doświadczyć przez kilka sekund zerowej grawitacji podczas zapętlonych lotów parabolicznych.

Obecne prototypy mają około sześciu centymetrów długości (nieco ponad dwa cale) i mają elektromagnesy osadzone w każdej z 12 krawędzi. Dodaj mikrokontroler i układy scalone, które pozwalają regulować kierunek przepływu prądu przez elektromagnesy, a możesz sprawić, że ElectroVoxele będą się przyciągać lub odpychać w wystarczająco wyrafinowany sposób, aby umożliwić obrót wokół wspólnej osi i poprzeczny w poprzek powierzchni innego ElectroVoxela .

MIT twierdzi, że obecne, zmiennokształtne, modułowe roboty są stosunkowo nieporęczne. Są zbudowane z dużych, drogich silników ułatwiających poruszanie się: pomyśl Transformatory ale około 300 pokoleń wcześniej.

„Jeśli każda z tych kostek może się obracać względem sąsiadów, można w rzeczywistości zmienić konfigurację pierwszej struktury 3D w dowolną inną dowolną strukturę 3D” – mówi Nisser.

Może to być przydatne w przypadku niestandardowych narzędzi lub do zmiany układu masy dla ruchów wirujących, aby zainicjować formę sztucznej grawitacji poprzez siłę odśrodkową lub do umieszczenia masy pomiędzy tobą a niebezpiecznym rozbłyskiem słonecznym.

W tej chwili ElectroVoxele są stosunkowo duże, więc wszelkie struktury, które utworzą, będą raczej szorstkie i nierówne. Aby uczynić je naprawdę użytecznymi, Nisser i zespół będą musieli zmniejszyć ElectroVoxele o potencjalnie rzędy wielkości.

„Pracujemy nad miniaturyzacją tych modułów, aby były nieco mniejsze, a chcesz zbudować setki tysięcy takich, które będą mogły dokonać rekonfiguracji, aby umożliwić druk 3D nadający się do recyklingu” – powiedział mi Nisser.

Docelowo niektóre moduły będą zawierać narzędzia. Inne będą magazynować energię w bateriach, a jeszcze inne będą mogły ją przechwytywać za pomocą paneli słonecznych. Jeszcze inne mogą zawierać konfigurowalne silniki lub nawet rezerwy surowców, takich jak metale, części maszyn, a nawet tlen do tymczasowych schronów kosmicznych.

Ale to wszystko jest w przyszłości.

Mimo to jest to ważne wyzwanie do rozwiązania, jeśli chcemy inteligentnych, dających się rekonfigurować maszyn i narzędzi w miejscu, w którym nie można po prostu zamówić nowej części i jutro dostarczyć ją za pośrednictwem Amazon Prime.

„Przestrzeń to w pewnym sensie… ostateczna granica fabrykacji” – mówi Nisser. Budowanie tam rzeczy jest bardzo, bardzo trudne. Jeśli więc można wszystko złożyć samodzielnie, bez konieczności wysyłania tam astronautów – co jest bardzo niebezpieczne – i wysłać wszystko za jednym razem, jest to naprawdę korzystne. I w pewnym sensie paradoksalnie, chociaż jest to środowisko, w którym rekonfiguracja jest tak korzystna, rekonfiguracja jest w rzeczywistości o wiele prostsza… ponieważ w środowisku mikrograwitacji nie trzeba walczyć z wektorami grawitacji.

Subskrybuj TechFirstlub zdobądź pełny zapis naszej rozmowy.