MIT의 최신 성과: 이 '자기 복제' 로봇은 비행기부터 로켓까지 모든 것을 만들 수 있습니다!

오늘날 로봇의 능력은 얼마나 터무니없나요?

비행기와 ​​로켓을 만드는 것조차 스스로 만들 수 있다는 것은 정말 상상도 할 수 없는 일입니다! 정말 유망하네요.

최근 MIT 연구진의 논문이 Nature Communications Engineering 저널에 게재되었습니다.

이 기사는 로봇 제작에 상당한 성과를 거둔 CBA(Centre for Bits and Atoms) 박사과정 학생인 Amira Abdel-Rahman, 교수 겸 CBA 이사인 Neil Gershenfeld 외 3명이 공동으로 게재했습니다.

문서 주소: ​​https://www.php.cn/link/1b742ae215adf18b75449c6e272fd92d​​

Gershenfeld의 연구로 개발된 최신 로봇인 것으로 이해됩니다. 그룹은 차량, 건물, 대형 로봇에 이르기까지 자신보다 훨씬 큰 물체를 포함하여 거의 모든 것을 빠르고 효율적으로 조립할 수 있습니다.

팀은 조립 로봇과 제작 중인 구조 부품이 모두 동일한 하위 유닛으로 구성될 수 있으며, 로봇이 대량으로 독립적으로 움직여 대규모 조립을 신속하게 완료할 수 있음을 보여주었습니다.

동일한 구조의 표준화된 설계를 기반으로 한다는 것은 이 로봇이 자신의 새로운 버전을 "쉽게" 조립할 수 있다는 의미이기도 합니다.

"자기 복제 시스템을 구축하는 것은 과학의 고전적인 과제일 뿐만 아니라 공상 과학 문학에서도 마찬가지입니다."라고 기술 대학 컴퓨터 과학과의 알고리즘 교수인 Sandor Fekete는 말했습니다. 독일 브라운슈바이크 대학교 , "지금까지 오직 자연만이 이것을 달성했습니다. 그래서 그들의 작업은 매우 흥미롭습니다! "

작은 복셀의 "큰 꿈"

복셀 은 2차원 픽셀 볼륨 구성 요소에 해당하는 매우 작은 하위 단위입니다. 이전 실험과 마찬가지로 새로운 시스템에는 복셀 배열로 구축된 크고 사용 가능한 구조가 포함됩니다.

그러나 초기 기계 구조의 복셀과 달리 Gershenfeld 연구팀이 사용하는 복셀은 더 "복잡"하며 한 장치에서 다음 장치로 전력과 데이터를 전달할 수 있습니다.

이를 통해 구조물은 하중을 견딜 수 있을 뿐만 아니라 재료, 심지어 복셀 자체도 들어 올리고 이동하고 조작할 수 있습니다.

Gershenfeld는 초기 버전의 조립 로봇에는 전원 및 제어 시스템에 연결된 전선 묶음이 있었지만 “우리는 이러한 구조를 위해 '지능형 시스템'을 구축하여 복셀을 활성화했습니다. 전선의 영향을 고려하지 않고 전력, 데이터, 힘을 전달합니다. "

로봇 자체는 끝과 끝이 연결된 일련의 복셀로 구성됩니다. 이러한 복셀은 한쪽 끝의 연결점을 사용하여 다른 복셀을 붙잡은 다음 벌레처럼 원하는 위치로 이동하고 성장하는 구조에 부착된 다음 그곳에서 방출될 수 있습니다.

세계 최초의 로봇 경로 최적화 알고리즘

Gershenfeld는 자신의 그룹 구성원이 시연한 초기 시스템은 원칙적으로 임의로 큰 구조물을 구축할 수 있었지만 이러한 구조물의 크기가 조립 로봇의 크기에 비해 특정 크기에 도달하면 프로세스가 점점 비효율적이게 된다고 설명했습니다. 로봇은 부품을 목적지까지 가져오기 위해 더 긴 경로를 거쳐야 합니다."

새롭게 개발된 시스템을 통해 로봇은 더 먼 거리에 도달하고 "통근" 시간을 줄일 수 있는 더 큰 버전을 만들 것인지 결정할 수 있습니다.

더 큰 구조를 구축하려면 또 다른 단계가 필요할 수 있습니다. 더 큰 로봇은 새롭고 더 큰 로봇으로 만들어지는 반면, 매우 상세한 구조를 구축하려면 가장 작은 로봇의 도움이 더 필요할 수 있습니다.

Abdel-Rahman은 이러한 로봇 장치가 물건을 조립할 때 모든 단계에서 선택에 직면한다고 말했습니다.

"구조물을 만들 수도 있고, 같은 크기의 다른 로봇을 만들 수도 있고, 더 큰 로봇을 만들 수도 있습니다."

"우리는 이 작업 부분에 대해 결정을 내리기 위해 노력해 왔습니다. 최적화 알고리즘 "

"예를 들어 원뿔이나 반구를 만들고 싶다면 경로 계획을 어떻게 시작하고 그 모양을 다른 영역으로 나누어 다른 모양을 만드는 방법은 무엇입니까?"라고 그녀는 말했습니다. 로봇이 작동할 수 있나요? "

그들이 개발한 소프트웨어를 사용하면 누군가가 모양을 입력하고 이동해야 하는 거리에 따라 첫 번째 블록과 그 이후의 모든 블록을 배치할 위치를 보여주는 출력을 얻을 수 있습니다.

Gershenfeld는 로봇 경로 계획에 관해 수천 개의 논문이 발표되었지만 "그 이후 단계는 로봇이 결정을 내려야 할 때 다른 로봇이나 다른 종류의 로봇을 만드는 것입니다. 이것은 새로운 작업이며, 참고할만한 선례가 없습니다. 」

연구 제한

실험 시스템은 조립 가능하고 전원 및 데이터 링크를 포함할 수 있지만 현재 버전에서는 작은 하위 단위는 여전히 필요한 부하를 처리할 만큼 강하지 않습니다. 팀의 대학원생인 Miana Smith는 더욱 강력한 커넥터를 개발하기 위해 노력하고 있습니다.

Gershenfeld는 "이 로봇은 걸을 수 있고 부품을 배치할 수 있지만 한 로봇이 다른 로봇을 만든 다음 사라지는 지점에 도달하지 못했습니다."

"우리는 이것을 가져오고 싶습니다." 상황이 현실화되려면 액추에이터의 힘과 관절의 강도와 같은 일부 새로운 기술의 지원도 필요할 것입니다. "

MIT 컴퓨터 과학자 Neil Gershenfeld

Gershenfeld 또한 완전히 자율적인 시스템이라고 말했습니다. 더 큰 로봇을 포함한 더 큰 구조물을 조립하고 최적의 건설 순서를 계획할 수 있는 자체 복제 로봇 조립 시스템 - 아직 몇 년이 걸릴 수 있습니다.

하지만 이번 작업은 언제 로봇을 더 많이 구축해야 하는지, 로봇을 얼마나 크게 만들어야 하는지, 다양한 크기의 로봇을 어떻게 정리하여 질서있게 구조를 구축해야 하는지 등 복잡한 작업을 해결하는 등 그 목표를 향한 중요한 발걸음을 내디뎠습니다.

비행기부터 로켓까지 신기술의 응용 가능성은 엄청납니다

이 성과의 응용 가능성은 엄청납니다. 다양한 대규모 고부가가치 구조물을 건설하는 데 사용될 가능성이 높기 때문입니다.

예를 들어, 이제 비행기를 만들려면 먼저 만들고 있는 부품보다 훨씬 더 큰 거대한 공장이 필요합니다. 또한 비행기를 만드는 데 필요한 원자재를 운반하기 위해 다른 비행기가 필요할 수도 있습니다. 비행기.

마이크로 로봇이 조립하는 작은 부품 시스템을 통해 "항공기의 최종 조립이 유일한 조립 공정이 될 것"이라고 Gershenfeld는 말했습니다.

마찬가지로 자동차 생산에 있어서는 첫 번째 자동차가 실제로 만들어지기 전에 "도구를 만드는 데 1년이 걸릴 수도 있지만" 새로운 시스템은 분명히 그 과정을 우회할 것이라고 그는 말했습니다.

이러한 잠재적인 효율성은 Gershenfeld와 그의 학생들이 자동차 회사, 항공사 및 항공 우주 기관과 긴밀히 협력해 온 이유입니다.

상대적으로 기술 수준이 낮은 건설 산업이라도 미래에는 이 기술의 혜택을 누릴 가능성이 높습니다.

3D 프린팅 주택에 대한 관심은 최근 몇 년 동안 증가했지만 오늘날 이러한 주택에는 건설 중인 주택만큼 크거나 더 큰 프린팅 기계가 필요합니다. 이러한 마이크로 로봇을 사용하면 분명히 이 문제를 효과적으로 해결할 수 있습니다.

휴스턴 대학교 전기 및 컴퓨터 공학과 부교수인 Aaron Becker는 이 작품에 가능한 최고 등급을 부여하고 "홈런"이라고 불렀습니다.

" 그들은 혁신적인 하드웨어 시스템, 로봇 떼 확장에 대한 새로운 사고 방식, 엄격한 알고리즘 세트를 만들었습니다. "

"이 문서에서는 재구성 가능한 시스템의 핵심 영역을 조사합니다. 로봇 인력을 확장하고 이를 사용하여 재료를 원하는 구조로 효율적으로 조립합니다. "

"이런 작업은 처음입니다!"

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