研究人员探索用于改造由机器人制成的机器人的材料熊文

研究人员探索用于改造由机器人制成的机器人的材料

美国陆军和麻省理工学院的位与原子研究中心的科学家们创造了一种将材料与独特的机械性能联系起来的新方法，这为未来由该机器人制成的军事机器人提供了可能性。

该方法使用离散的晶格或类似Lego的系统统一构造各种类型的机械超材料，从而可以设计具有适合其应用的特性的模块化材料。这些构件及其产生的材料可能导致动态结构，这些结构可以自行重新配置例如，一群机器人可以形成一座桥梁，让部队越过河流。研究人员说，这种能力将增强战斗人员和装备的军事机动性和生存能力。

研究人员在《科学进展》封面故事中发表的这些发现，是美国陆军作战能力发展司令部陆军研究实验室进行高风险探索性科学和技术工作的一个例子，实验室车辆技术副首席科学家布莱恩·格拉兹博士说首长级

格拉茨说，部分超材料的部分动机是由成群的微型机器人链接在一起以形成任何可以想象的结构，例如动画电影《大英雄6》中的这些结构，这些超材料还可以实现未来的高性能机器人技术和冲击/冲击吸收结构。

格拉茨说，来自弗吉尼亚州陆军司令部陆军未来司令部的未来与概念中心的概念开发者的未来主义愿景直接推动了这项工作。研究人员基于美国陆军机动与机动功能概念所支持的讨论和概念进行了这项研究，该概念描述了陆军机动力量如何在所有领域产生超额竞争。

该学说为陆军科技投资领域的地面作战列出了一系列目标。一种是开发能够进行4D转换的单个系统，该系统可以更改系统的形状，形式和功能。例如，一群无人系统将能够移动到障碍物，然后形成一个跨越该间隙的结构。

由陆军和麻省理工学院的研究人员创建的系统依赖于大量生产的模块化零件，这些零件被离散地组装以形成具有新颖特性的更大的功能性机械超材料。

麻省理工学院位与原子中心格拉茨说，研究人员开始尝试建造由机器人制成的桥梁以支持这一愿景，但此后工作已演变成由机器人制成的移动机器人。

“重新布置机器人以形成由机器人构成的桥梁是我们结构机器人技术概念的一个实施例，它模糊了主动和被动元素之间的界线，并具有功能可重构性。这仍然是该系统的一个激励用例，但是我们正在寻找适应性，可重构性和弹性的地面机器人技术的广泛含义。”

陆军研究员Christopher Cameron博士说。“如果一大群机器人可以将自己变成一座桥梁，那么又如何重新布置它们呢？我们如何设计和控制这样的机器人？”

该论文讨论了模块化结构的设计，并介绍了一种系统，该系统将使陆军能够构建具有独特性能的各种机器人。研究人员设计的材料展示了一系列令人惊讶且有用的特性，包括极高的刚度，韧性以及位移与旋转之间的独特耦合。

该系统基于具有成本效益的注塑成型和不连续的晶格连接，可实现宏观结构的快速组装，这些结构可结合以下四种基材类型中的任何一种的特性：合规 膨胀的，或在拉伸时垂直于作用力变厚的材料；手性或非对称材料，以至于结构和其镜像在叠加时都不容易观察到。

所产生的宏观架构材料可用于构建，其规模比传统超材料制造所能达到的规模大几个数量级，而成本仅为其一小部分。

该研究是ARL Northeast扩展站点的产品，Cameron与麻省理工学院的研究人员紧密合作，将其嵌入其中。卡梅伦说，陆军研究人员在大规模有限元模拟方面提供了专业知识，以补充实验观察结果。

下一阶段的研究将探索系统创建的设计空间，其目标应用包括模块化软机器人，冲击吸收结构以及在需求时的快速建造。卡梅伦说，研究人员还想研究如何将传统的增材制造的超材料与该系统集成，以创建大规模的分层超材料，从而结合跨规模的优势。

格拉茨说：“这是我们车辆技术总局高风险，探索性研究项目的一部分。” “几年后，我们可能会发现陆军制造的机器人没有主要的陆军优势，但现在，我们想到了陆军的早期应用，例如快速形成桥梁，空投或发射一堆小型机器人进入有争议的领域，并测试它们如何结合在一起，形成一个更大的移动平台，该平台可以在汇总阶段发挥有用的功能。”

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