MIT ontwikkelt een robotachtig "Zwitsers zakmes" dat van vorm verandert om geschikt te zijn voor het werk

Anonim

MIT ontwikkelt een robotachtig "Zwitsers zakmes" dat van vorm verandert om aan het werk te voldoen

Robotics

David Szondy

4 december 2012

5 afbeeldingen

Het MIT-millimoteïne

Een MIT-team ontwikkelt een robot die mogelijk de meest veelzijdige machine ooit kan worden. Door het team aangeduid als het 'robotachtige equivalent van een Zwitsers zakmes', bestaat de millimoteïnerobot uit een ketting van kleine modules die elk een nieuw type motor bevatten dat kan worden gebruikt om de ketting in verschillende vormen te vormen. Dit vormveranderende vermogen kan leiden tot het maken van robots die hun vorm dynamisch aanpassen aan de taak die voorhanden is.

Het milli-motein noemen van een "Zwitsers zakmes" is een beetje een verkeerde benaming. Het iconische stukje bestek krijgt zijn veelzijdigheid door allerlei soorten gereedschap in zich op te nemen. De op eiwit geïnspireerde milli-eiwit-robot doet zijn werk echter door zichzelf in de benodigde tool te veranderen. In dit opzicht is het minder als een zakmes en meer zoals de vormveranderende Shoggoths uit HP Lovecraft's verhalen. Hoewel dat verontrustend klinkt, geeft het de millimoteïne het potentieel om op een dag een bijna universele machine te worden.

Diagram van de magneetassemblage van het MIT-millimoteïne

Het MIT-team van Neil Gershenfeld, hoofd van het Center for Bits en Atoms van MIT, gastwetenschapper Ara Knaian en postdoctoraal medewerker Kenneth Cheung noemen dit idee 'programmeerbare materie'. Idealiter zou het team willen bereiken een apparaat dat kan veranderen om te worden wat er op dat moment nodig is. Als je een hamer nodig hebt, is het een hamer. Als je een sleutel nodig hebt, is het een sleutel.

Dit apparaat bestaat uit kleine kettingen van mechanische modules die aan elkaar zijn geregen. Dat lijkt veel op andere wormachtige robots, maar het doel ervan is ambitieuzer dan alleen maar door kieren heen en weer slingeren. Met een paper dat vorig jaar werd gepubliceerd door een ander MIT-team dat wiskundig aantoont dat het theoretisch mogelijk is om elke 3D-vorm te reproduceren door een voldoende lange reeks te vouwen, kan een dergelijke keten gemodelleerd op eiwitmoleculen worden gevouwen in elke 3D-vorm.

Het MIT-millimoteïne is gebaseerd op een eiwitmolecuul dat hier in de simulatie wordt gezien

Als een eerste stap in de ontwikkeling van programmeerbare materie, produceerde het MIT-team de millimoteïne-robot. De naam staat voor MILLImeter MOtor proTEIN en is momenteel 's werelds kleinste kettingrobot. Gemaakt met een DARPA-beurs op het Center for Bits en Atoms van MIT, is elk van zijn modules kleiner dan een kubieke centimeter en is gebouwd rond een geheel nieuw soort motor.

De modules van de milli-motein zijn te klein om conventionele tandwielen en motoren te gebruiken, dus om het ontwerp eenvoudig te houden en de kosten laag te houden, bedacht het team een ​​motor die sterk is, maar zijn positie behoudt als hij wordt uitgeschakeld.

Ze noemen het een elektro-elektrische motor en zijn principe is vergelijkbaar met die van scrapyard elektromagneten die worden gebruikt om auto's op te tillen. In tegenstelling tot intuïtie, zijn sommige soorten van deze elektromagneten zelfs uitgeschakeld terwijl ze schroot opruimen. Dat komt omdat het permanente magneten zijn die gepaard gaan met een zwakkere elektromagneet. Wanneer de elektromagneet wordt ingeschakeld, annuleert het het veld van de sterkere permanente magneet en daalt het schroot.

In het milli-moteïne schakelen spiralen de permanente magneten uit die achter elkaar de armen van de rotor vormen en laten deze draaien. Wanneer de stroom is uitgeschakeld, vergrendelt de motor. Dit betekent dat de module zeer energiezuinig, goedkoop, eenvoudig is en geen versnellingen nodig heeft. Het maakt de motor ook relatief krachtig voor zijn grootte. De motoren kunnen momenteel slechts één ander segment in de ketting van de robot optillen, maar het team hoopt dat het gebruik van lichtere materialen hem in staat zal stellen twee of drie op te heffen.

Explosietekening van het MIT-millimoteïne

Wanneer de millimoteïne-modules in een keten worden gekoppeld, krijgt elke module een instructie om naar links, rechts of recht te gaan. Het werkt als DNA-code doordat het, net als een DNA-paar, een onafhankelijke functie vervult zonder enige verwijzing naar de taak als geheel. Het team leerde echter dat het gebruik van de modules in ketens in plaats van als discrete eenheden een veel efficiëntere besturing toestonden, omdat opdrachten langs de lijn kunnen worden doorgegeven, zodat de individuele "domme" modules in harmonie werken.

De uiteindelijke grootte van latere versies van de millimoteïne robot zal afhangen van de grootte van de taak en ketens kunnen variëren van de grootte van eiwitten tot die van een mens. Zelfs als het robotconcept nergens heen gaat, heeft de nieuwe motor al interesse gewekt in een aantal industrieën.

De MIT-video hieronder verklaart de werking van de millimoteïne-robot.

Bron: MIT

Het MIT-millimoteïne is gebaseerd op een eiwitmolecuul dat hier in de simulatie wordt gezien

Diagram van de magneetassemblage van het MIT-millimoteïne

Magneetassemblage van het MIT-millimoteïne

Het MIT-millimoteïne

Explosietekening van het MIT-millimoteïne