Студенти Массачусетського технологічного інституту створюють крихітних самосбірних роботів для космосу

Якщо кілька аспірантів Массачусетського технологічного інституту досягнуть свого, програмована матерія – це майбутнє.

Подумайте про тисячі чи сотні тисяч нанороботів, які збирають і розбирають за командою, щоб сформувати найефективнішу форму для виходу на орбіту, створити замінну частину покриття корпусу Міжнародної космічної станції, інструмент для дослідження астероїда або стіл і стілець для працьовитий космонавт.

Створення, у певному сенсі, «свого роду 3D-друк, який можна переробити», – каже Мартін Ніссер, аспірант Массачусетського технологічного інституту, який разом із командою винаходить нові способи керування мікроботами та маневрування ними.

Або Трансформери, якщо хочете. Звичайно, можливо, ще не зовсім Оптимус Прайм.

Вони називаються ElectroVoxels (вокселі = об’ємні пікселі), і поки вони все ще тестуються, Ніссер знайшов новий спосіб, який дозволить їм швидко й економічно переналаштувати себе.

«Одна з великих проблем із роботами, які можна переналаштувати, полягає в тому, що якщо ви хочете, щоб кожен з цих маленьких модулів міг рухатися сам, вам доведеться вбудувати обчислення, електронні датчики, приводи в кожен модуль, а це дуже важко зробити. оскільки модулі поступово стають меншими», — сказав мені Ніссер у нещодавньому опублікованому журналі Подкаст TechFirst. «Ключовий технічний внесок, який ми розробили, полягає в тому, щоб знайти спосіб вбудувати електромагніти в ці модулі, щоб виконати реконфігурацію… це добре, тому що ці електромагніти дійсно, дуже недорогі, їх легко виготовити, і вони не вимагають особливого обслуговування».

Тестування проводилося на борту «блювотної комети» NASA, великого м’якого літака зі знятими сидіннями, щоб вчені та астронавти могли відчути кілька секунд нульової гравітації під час циклічних параболічних польотів.

Нинішні прототипи мають довжину близько шести сантиметрів (трохи більше двох дюймів) і мають електромагніти, вбудовані в кожен із 12 країв. Додайте мікроконтролер та інтегральні схеми, які дозволяють регулювати напрямок проходження струму через електромагніти, і ви зможете змусити електровоксели притягувати або відштовхувати один одного досить витонченими способами, щоб дозволити обертатися навколо спільної осі та поперечно через поверхню іншого електровоксела. .

Сучасні модульні роботи, які змінюють форму, є порівняно незграбними, каже MIT. Вони побудовані з великими дорогими двигунами для полегшення руху: подумайте трансформери але приблизно на 300 поколінь раніше.

«Якщо кожен із цих кубів може обертатися відносно своїх сусідів, ви можете фактично переналаштувати свою першу тривимірну структуру на будь-яку іншу довільну 3D-структуру», — каже Ніссер.

Це може бути корисно для нестандартних інструментів або для перегрупування маси для обертальних рухів, щоб ініціювати форму штучної гравітації за допомогою відцентрової сили, або для розміщення маси між вами та небезпечним сонячним спалахом.

Зараз ElectroVoxels є відносно великими, тому будь-які структури, які вони створюють, будуть досить грубими та грудками. Щоб зробити їх дійсно корисними, Ніссеру та команді доведеться скоротити ElectroVoxels потенційно на порядки.

«Ми працюємо над мініатюризацією цих модулів, щоб зменшити їх розмір, і ви хочете створити сотні тисяч таких модулів, які можна буде переконфігурувати, щоб увімкнути 3D-друк, який можна переробляти», – сказав мені Ніссер.

Згодом деякі модулі будуть містити інструменти. Інші будуть зберігати енергію в батареях, а інші можуть захоплювати енергію за допомогою сонячних панелей. Інші можуть містити настроювані двигуни або навіть запаси сировини, як-от метали чи деталі машин, чи навіть кисень для тимчасових космічних укриттів.

Але все це в майбутньому.

Тим не менш, це важлива проблема, яку потрібно вирішити, якщо ми хочемо, щоб розумні машини та інструменти, які можна переналаштувати, були в місці, де ви не можете просто замовити нову деталь і доставити її завтра через Amazon Prime.

«Космос — це свого роду… остання межа фабрикації», — каже Ніссер. Будувати там щось дуже, дуже складно. Тож якщо ви можете самостійно зібрати речі без необхідності посилати туди астронавтів — що дуже небезпечно — і відправити все за один раз, це дійсно вигідно. І як не парадоксально, хоча це середовище, де реконфігурація є настільки вигідною, реконфігурація насправді є певним чином набагато простішою… тому що в середовищі мікрогравітації вам не потрібно боротися з векторами гравітації».

Підписуватися на TechFirst, або отримати a повна стенограма нашої розмови.