MIT-studenter bygger små selvmonterende roboter for verdensrommet

Hvis noen få MIT-studenter får viljen sin, er programmerbar materie fremtiden.

Tenk tusenvis eller hundretusenvis av nanoboter som monterer og demonterer på kommando for å danne den mest effektive formen for å komme seg opp i bane, skaper et erstatningsstykke av International Space Station-skrogbelegg, et verktøy for å undersøke en asteroide, eller et skrivebord og en stol for en hardtarbeidende astronaut.

Å skape, på en måte, "en slags resirkulerbar 3D-utskrift," sier Martin Nisser, en doktorgradsstudent ved MIT som jobber med et team for å finne opp nye måter å kontrollere og manøvrere mikroboter på.

Eller Transformers, om du vil. Kanskje ikke helt Optimus Prime ennå, selvfølgelig.

De kalles ElectroVoxels (voxels = volumetriske piksler), og mens de fortsatt er i testing, har Nisser funnet en ny måte å la dem rekonfigurere seg raskt og økonomisk.

"En av de store utfordringene med rekonfigurerbare roboter er at hvis du vil at hver av disse små modulene skal kunne bevege seg av seg selv, må du bygge inn beregning, elektroniske sensorer, aktuatorer i hver modul, og det er veldig vanskelig å gjøre etter hvert som modulene blir gradvis mindre,” fortalte Nisser meg i en nylig TechFirst podcast. "Det … det viktigste tekniske bidraget som vi har utviklet er å finne ut en måte å bygge inn elektromagneter i disse modulene for å utføre rekonfigureringen … noe som er bra, fordi disse elektromagnetene er veldig, veldig rimelige, de er enkle å produsere, og de krever ikke mye vedlikehold."

Testingen skjedde ombord på NASAs «oppkastkomet», et stort polstret fly med setene fjernet slik at forskere og astronauter kan oppleve noen sekunder med null tyngdekraft under parabolflyvninger i loop.

De nåværende prototypene er omtrent seks centimeter lange (litt over to tommer) og har elektromagneter innebygd i hver av sine 12 kanter. Legg til en mikrokontroller og integrerte kretser som lar deg regulere retningen strømmen går gjennom elektromagnetene, og du kan få ElectroVoxels til å tiltrekke seg eller frastøte hverandre på tilstrekkelig sofistikerte måter til å tillate svingninger rundt en delt akse og tverrgående over ansiktet til en annen ElectroVoxel .

Nåværende formskiftende, modulære roboter er relativt klønete, sier MIT. De er bygget med store, dyre motorer for å lette bevegelsen: tenk transformers men ca 300 generasjoner tidligere.

"Hvis hver av disse kubene kan svinge i forhold til naboene, kan du faktisk rekonfigurere din første 3D-struktur til en hvilken som helst annen vilkårlig 3D-struktur," sier Nisser.

Det kan være nyttig for ikke-standardverktøy, eller for å omorganisere masse for spinnende bevegelser for å sette i gang en form for kunstig tyngdekraft via sentrifugalkraft, eller for å plassere masse mellom deg og en farlig solflamme.

Akkurat nå er ElectroVoxels relativt store, så alle strukturer de lager vil være ganske grove og klumpete. For å gjøre dem virkelig nyttige, må Nisser og teamet krympe ElectroVoxels med potensielt størrelsesordener.

"Vi jobber med å miniatyrisere disse modulene for å bli litt mindre, og du vil bygge hundretusenvis av disse som kan gjøre rekonfigurering for å muliggjøre en slags resirkulerbar 3D-utskrift," fortalte Nisser meg.

Etter hvert vil noen moduler bære verktøy. Andre vil lagre strøm i batterier, mens atter andre kan fange energi med solcellepaneler. Atter andre kan inneholde konfigurerbare motorer, eller til og med reserver av råmaterialer som metaller eller maskindeler eller til og med oksygen for midlertidige romtilfluktsrom.

Men alt dette er i fremtiden.

Likevel er det en viktig utfordring å løse hvis vi ønsker smarte rekonfigurerbare maskiner og verktøy på et sted hvor du ikke bare kan bestille en ny del og få den levert i morgen via Amazon Prime.

"Rom er på en måte ... den endelige grensen for fabrikasjon," sier Nisser. Det er veldig, veldig utfordrende å bygge ting der. Så hvis du er i stand til å ha ting selvmontert uten å måtte sende astronauter opp dit - noe som er veldig farlig - og å sende alt på én gang, er det veldig fordelaktig. Og på en måte paradoksalt nok, mens det er et miljø der rekonfigurering er så fordelaktig, er rekonfigurering faktisk på en måte mye enklere … fordi i et mikrogravitasjonsmiljø trenger du ikke å kjempe mot tyngdekraftsvektorer.»

Abonnere på TechFirst, eller få en full avskrift av samtalen vår.