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钱的图片,专访《天然》封面作者:简略“细胞”建杂乱“生物体”机器人,cctv13在线直播

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专访《自然》封面作者:简单“细胞”建复杂“生物体”机器人...

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粒子机器人体系

传统意义上,机器人由许多凌乱的部件组成,其间任何一个部件曹海进发作毛病都可能使整个机器人停止作业。当地时间3月21日,宣布在尖端学术期刊《天然》(Nature)的封面论文证明了降服花心大少一种簇新的机器人规划思梅南林路:用多个互相独立的粒子单元组成机器人体系,粒子单元的数量改变和毛病不会对体系产生影响。

该粒子机器人体系(particle robotics)由彼此独立的粒子单元松懈衔接而成,可完结向目戴树红标光源运动、逃避障碍物、转移物体等使命。由于这种特别规划,粒子机器人体系具有传统机器人体系所没有的灵活性、可扩展性和鲁棒性。鲁棒性(robustness)指的是体系的健壮性,是在反常和风险情况下体系生计的要害。

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2019年3月21日《天然》封面图

《天然》谈论称,该粒子机器人体系未来可运用于勘探、修建和医学范畴。例如,运用纳米级其他粒子机器人将药物运送到人体内难以达到的方针区域。

这项机器人科学范畴的最新突柳二街0破由麻省理工学院、哥伦比亚大学、康奈尔大学和哈佛大学的研讨人员共同完结。

《天然》论文截图

论文榜首作者、哈佛大学和麻省理工学院的机器人科学博主犯陈文辉士后研讨员李曙光于3月24日接受了汹涌新闻的采访。

李曙光通知汹涌新闻记者,他与几位协作者在模块化机器人范畴研讨多年,一向等待经过机器人技能来完结用简略“细胞”构建凌乱“生物体”,或更广泛地讲,用根本机器人“粒子” 组组成各式各样的机器人“物体”。粒子机器人体系研讨是他和搭档们历时五年的研讨成果。

简略“细胞”构建凌乱“生物体”

粒子机器人体系

在生物体系中,大规模行为能够经过小规模细胞的随机移动和协调来完结。例如,在创伤愈合和癌症分散过程中,活细胞发作集合和团体搬迁。

粒子机器人体系的粒子单元便是这些简略的“细胞”。

粒子机器人体系由20多个简略的圆盘形粒子单元组成,互相之间由磁铁松懈衔接。粒子不能独立移动,也不能被独自操作,只能沿着圆盘的半径做出扩张和缩短的振动动作。

在没有外部影响的情况下,由这些圆盘形粒子组成的机器人体系只能随机移动。但是,当粒子被编程为经过调整直径来呼应变钱的图片,专访《天然》封面作者:简略“细胞”建凌乱“生物体”机器人,cctv13在线直播化着的环境信号时,就会团体向信号源运动,也能够完结运送物体、跳过障碍物等使命。在李曙光等人的研讨中,振动中的圆盘直径达15.5厘米到23.5厘米不等。

粒子机器人体系向光源移动

粒子机器人体系逃避障碍物。

粒子机器人体系转移物体。

值得注意的是,粒子机器人体系中,没有一个粒子直接与另一个粒子通讯或依赖于另一个粒子发挥作用。因而,即便在体系中增加或削减粒子,也不会对体系产故宋帆影生任何影响。研讨人员发现,即便20%的粒子发作毛病,体系也能够坚持运动。这显现了粒子机器人在处理单个粒子单元钱的图片,专访《天然》封面作者:简略“细胞”建凌乱“生物体”机器人,cctv13在线直播毛病时的稳健性。

粒子机器人的结构

粒子机器人的每一个单元都有一个圆柱形底座,里边装有一个钱的图片,专访《天然》封面作者:简略“细胞”建凌乱“生物体”机器人,cctv13在线直播电池、一个小电机、检测光强度的传感器、一个微操控器和一个发送和接纳信号的通讯组件。圆柱形底座上面安装着一个可折叠儿童玩具,叫做霍伯曼飞翔环(Hoberman Flight Ring)。它由若干个小面板衔接而成,这些小面板能够被摆开并缩回状况,每个面板上安装着两个小磁铁。

研讨人员对机器人粒子进行编程,使其依照准确的次序打开和缩短,然后将整个体系面向方针光源。为了做到这一点,他们为每个粒子装备了一种算法,用以剖析来自其他每个粒子的光强度信息,然后避免了粒子间的直接通讯。这也是单个粒子的毛病不会对体系产生影响的原因。

现在的粒子机器人体系还存在必定的缺点。例如,由于粒子不能独立移动,体系在开端运转前需求手动装备以使粒子彼此接合;试验中的粒子单元数量有限,体系速度较慢,体积较大等。

医疗、无人车和细胞生物学

粒子机器人其间一个令人激动的潜在运用场景是医疗——用纳米级其他粒子机器人将药物运送到人体内难以达到的方针区域。

在采访中,李曙光介绍了完结这一愿景的难度地点。

他以为,最大的难点在于怎么把粒子做小,一起还能坚持必定的功用,例如根本的运动和对环境的感知和呼应。

在他看来,现在的应战首要来自于新资料和微纳制作技能。名星组成他一起指出,当时的机器人规划方案并不适挤b用于小尺度的机器粒子,所以需求一种全新的、更简略可行的规划,例如运用新式功用资料来直接驱动“粒子”的根本运动,而不是电机或马达。

除了医疗,李曙光还说到,粒子机器人研讨可能在多机器人操控范畴有所运用,例如多个无人车,无人机之间的协同作业问题。

在他看来,这项粒子机器人体系研讨“还有可能为细胞生物学研讨供给一种新的思路和东西,其他研讨者能够运用咱们的渠道来验证一些生物细胞团体搬迁的理论和猜测”。

此外,李曙光向汹涌新闻记者透露了粒子机器人体系的下一步研讨方向。

首要,他们想测验研制三维版的机器“粒子”,组成三维立体结构,完结更多功用(现在的规划版别严厉说仍是在二维平面内运动)。

其次,他们想把机器人“粒子”做到更小尺度和更大数量,例如一起运转上万个以上小于1立方厘米巨细的“粒子”。

柔软安全并健旺有力

这篇《天然》封钱的图片,专访《天然》封面作者:简略“细胞”建凌乱“生物体”机器人,cctv13在线直播面论文的榜首作者李曙光结业于西北工业大学,获博士学位,师从袁建平教授。2000年至2007年,李曙光在西北工业大学机电学院接受了本科和硕士教育。2008年至2009年,在西北工业西游之焚天大学攻读博士期间,李曙光被公派赴美国康奈尔大学进行联合培育。

2015年以来,李曙光在哈佛大学威斯研讨所(Wyss Institut夏夕颜欧爵e)担任博士后研讨员。他一起也隶属于麻省理工学院计算机科学与人工智能试验室(CSAIL)。从2014年开端,李曙光一向与麻省理工CSAIL试验室skrrt主任Daniela Rus教授协作。

作为榜首作者,李曙光在粒子机器人项目中担任机器人规划和制作、操控算法开发、物理试验和测验以及前期仿真程序的开发作业。

李曙光个人主页

粒子机器人体系是李曙光许多机器人规划著作中的一个。

依据哈佛大学威斯研讨所的官方新闻,2017年,李曙光与搭档们规划出一款以折纸为创意的、流体驱动的人工肌肉,能够举起本身分量1000倍的物品,本钱却不到一美元。

他把这款折纸人工肌肉视为自己最满足的机器人著作,台湾苏恒微博“由于它原理简略,制作廉价,简单运用,而且供给了多种多样的规划可能性”。

折纸人工肌肉

折纸是李曙光机器人著作中一个重要的创意来历。他以为,根据折纸的机器人探究是一种快捷而且廉价的研讨方法,一起折纸技能又能完结非常凌乱的几许造型和变形结构。

2016年,李曙光参加了另一项折纸钱的图片,专访《天然》封面作者:简略“细胞”建凌乱“生物体”机器人,cctv13在线直播机器人研讨。钱的图片,专访《天然》封面作者:简略“细胞”建凌乱“生物体”机器人,cctv13在线直播麻省理工学院、谢菲尔古怪的苏夕小说原文德大学和东京工业大学的研讨人员开发了一种小型折纸机器人,它能够从吞下的胶囊中打开,并经过外部磁场操作,爬过胃壁,去除吞下的扣子电池或修补创伤。

小型折纸机器人

2019年3月,麻省理工学院的新闻网站报导了一个柔软而有力的机器人手,能够抓取本身分量100倍的物体,例如锤子,酒杯,无人机,乃至一小朵西兰花。该研讨由MIT和哈佛的四位本科生在李曙光的指导下完结。

柔软而健壮的机器人手

除此之外,李曙光还参加规划出可穿戴机器人、弹跳立方体等柔性机器人体系。

作为一个富有经验的机器人研讨者,一起也是一个机器人迷,李曙光在采访中谈到了他心目中的抱负机器人形象以及机器人与人类的联系。

他以为,抱负中的终极机器人应该是会考虑,能沟通,乃至是有必定创造力的机器。他们并不需求看起来像人,而是被规划成最适合某种运用的形状。他觉得机器人与人类的最佳联系形式应该像“人类和宠物狗或猫之间的联系”。

最近,李曙光在研讨怎么结合柔软资料和硬质资料来规划不同于传统的新式机器人:柔软安全而且健旺有力。他还说到,运用人工智能使得机器人具有必定的创造力也是他一向企图打破的研讨方向。

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