可拉伸的织物诞生，机器人模块可以编队行进了

2023-07-19 18:47

谢菲尔德大学科学家在《自然通讯》杂志上发表了最新的一项研究，一款能够收缩、增大尺寸和精确移动的机器人织物已经诞生了，该研究首次表明弹性连接使容易出错的机器人模块能够排成队形行进，其性能优于刚性连接或根本没有连接的模块。

这项研究由大学自动控制和系统工程系的Roderich Gross博士领导，首次证明了低功耗大约 50 便士硬币大小的机器人模块是如何通过弹性网格连接在一起并移动可靠地沿同一方向，形成智能机器人结构。

这项研究为超低功耗机器人织物的开发铺平了道路，这种织物可以在人类无法进入的空间（例如地下水管）中导航以寻找裂缝，或者可以收缩并部署在人体内部以提供医疗服务、监测或治疗。

该研究中开发的原型织物由小型机器人模块（称为Kilobots）组成，由于尺寸有限，这些模块的功率低且处理能力低，每个Kilobot都使用振动电机来移动，但无法精确控制自己的方向，当它成为弹性网格的一部分时，它与附近的其他模块进行通信，以便该组集体决定如何最好地移动和表现。

谢菲尔德大学机器人和计算智能高级讲师Roderich Gross博士表示：“之前的研究着眼于能够感知周围环境或改变外观的智能织物。这项研究着眼于从一个地方移动到另一个地方的智能织物，从长远来看，自动移动、可拉伸的织物可以应用于医疗应用，例如，包裹器官的受损部分，然后以高空间分辨率监测或刺激它。”

这意味着它们可以在没有人类帮助的情况下自行部署，未来，这种织物可以有效地在人类无法进入的空间中导航，例如检查喷气发动机的内部。

在这项研究中，研究人员生产了由49个Kilobot模块组成的机器人织物，他们的实验表明，单个模块无法独立沿直线移动，由 16 个模块组成的结构可以沿直线移动，但持续时间很短，结构中的模块越多，它朝着连贯的方向移动就越成功。

研究中的进一步实验表明，织物成功地沿着所需的路径（圆形）移动，并且织物首先改变形状以适应想象的较小空间，然后恢复其原始形状。然而，当模块是刚性网格的一部分时，它们无法沿一致的方向移动。

这与鸟类成群迁徙的方式类似，数量较多的个体能够比数量较少的个体更有效地协商迁徙地点，这被称为“多错原则”。

然而，与之前关于多错原则的研究不同，谢菲尔德学者研究的模块并不仅仅依赖于他们收集和使用信息的能力，相反，弹性网格内的物理粘合有助于协商。这意味着模块更少依赖能源密集型感知和思维以连贯的方式运行，有助于它们的小型化和实现包含数千个模块的结构。

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