Dernière réalisation du MIT : ce robot « auto-réplicant » peut tout construire, des avions aux fusées !

À quel point les capacités des robots d’aujourd’hui sont-elles scandaleuses ?

C'est vraiment inimaginable. Même la construction d'avions et de fusées est devenue une petite affaire. Ils peuvent même se construire eux-mêmes ! C’est vraiment prometteur.

Récemment, un article rédigé par des chercheurs du MIT a été publié dans la revue Nature Communications Engineering.

L'article a été publié conjointement par Amira Abdel-Rahman, doctorante au Centre for Bits and Atoms (CBA), Neil Gershenfeld, professeur et directeur du CBA, et trois autres personnes, qui ont obtenu des résultats significatifs dans la création de robots.

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Il est entendu que le dernier robot développé par les recherches de Gershenfeld group , qui peut assembler rapidement et efficacement presque tout, y compris des objets beaucoup plus grands que lui, des véhicules aux bâtiments en passant par les robots plus gros.

L'équipe a montré que le robot d'assemblage et le composant structurel en cours de construction peuvent être composés des mêmes sous-unités, et que les robots peuvent se déplacer indépendamment en grand nombre pour réaliser rapidement un assemblage à grande échelle.

Basé sur la conception standardisée de la même structure, cela signifie également que ce robot peut assembler « sans effort » une nouvelle version de lui-même.

«Construire un système auto-réplicatif n'est pas seulement un défi classique en science, mais même dans la littérature de science-fiction», a déclaré Sandor Fekete, professeur d'algorithmes au département d'informatique de l'université technique. Université de Braunschweig en Allemagne, "Jusqu'à présent, seule la nature a vraiment réalisé cela. Leur travail est donc très passionnant ! "

Le "grand rêve" des petits voxels

Un voxel est une très petite sous-unité, équivalente à un composant de volume de pixels bidimensionnel. Comme pour les expériences précédentes, le nouveau système implique de grandes structures utilisables construites à partir de tableaux de voxels.

Cependant, contrairement aux voxels des premières structures mécaniques, les voxels utilisés par l'équipe de recherche de Gershenfeld sont plus "complexes" et peuvent transporter de l'énergie et des données d'une unité à l'autre.

Cela permet à la structure d'être construite non seulement pour résister à des charges, mais également pour soulever, déplacer et manipuler des matériaux - même les voxels eux-mêmes.

Les premières versions des robots d'assemblage avaient des faisceaux de fils connectés à leurs systèmes d'alimentation et de contrôle, mais "nous avons construit des " systèmes intelligents " pour ces structures", a déclaré Gershenfeld, activant les voxels. pour transmettre de la puissance, des données et de la force sans tenir compte de l'influence des fils "

Le robot lui-même est constitué d'une série de voxels connectés bout à bout. Ces voxels peuvent saisir un autre voxel en utilisant un point de connexion à une extrémité, puis se déplacer comme un ver vers l'emplacement souhaité, s'attachant à la structure en croissance et s'y relâchant.

Algorithme d'optimisation de trajectoire de robot, le premier au monde

Gershenfeld a expliqué que si les premiers systèmes démontrés par les membres de son groupe pouvaient en principe construire des structures arbitrairement grandes, le processus devient de plus en plus inefficace lorsque la taille de ces structures atteint une certaine taille par rapport à la taille des robots d'assemblage, " parce que chacun. Le robot doit emprunter un chemin plus long pour amener les pièces à destination. »

Grâce à leur système nouvellement développé, les robots peuvent décider de construire ou non une version plus grande qui peut atteindre une plus grande distance et réduire le temps de « trajet ».

Construire une structure plus grande peut nécessiter une autre étape de ce type. Les robots plus gros sont créés à partir de nouveaux robots plus grands, tandis que la construction de structures finement détaillées peut nécessiter davantage d'aide de la part des plus petits robots.

Abdel-Rahman a déclaré que lorsque ces appareils robotiques travaillent à assembler des objets, ils sont confrontés à des choix à chaque étape du processus.

"Il peut construire une structure, il peut construire un autre robot de la même taille, il peut construire un robot plus grand."

"Nous avons travaillé sur la création de décisions pour cette partie du travail Algorithmes d'optimisation . »

« Par exemple, si vous voulez construire un cône ou un hémisphère », a-t-elle dit, « comment commencez-vous à planifier un chemin et comment divisez-vous cette forme en différentes régions pour créer différent Un robot peut-il fonctionner ?

Le logiciel qu'ils ont développé permet à quelqu'un de saisir une forme et d'obtenir une sortie indiquant où placer le premier bloc, et chaque bloc suivant, en fonction de la distance à parcourir.

Gershenfeld a déclaré que même si des milliers d'articles ont été publiés sur la planification d'itinéraire des robots, "les étapes suivantes, lorsque le robot doit prendre une décision, construire un autre robot ou un autre type de robot, Il s'agit d'un tout nouveau travail, et il n'y a pas de précédent pour référence 」

Limites de la recherche

Bien que le système expérimental puisse être assemblé et inclure des liaisons d'alimentation et de données, dans la version actuelle, les connecteurs entre les minuscules. les sous-unités ne sont toujours pas assez solides pour supporter les charges nécessaires. Miana Smith, une étudiante diplômée de l'équipe, travaille au développement de connecteurs plus puissants.

Gershenfeld a déclaré : "Ces robots peuvent marcher, ils peuvent placer des pièces, mais nous n'avons pas atteint le point où un robot construit un autre robot et ensuite il s'en va

"Nous voulons apporter cela pour." Pour que la situation devienne une réalité, elle nécessitera également le soutien de certaines technologies émergentes, comme la puissance des actionneurs et la force des articulations. a également dit qu'un système complètement autonome. Un système d'assemblage robotique auto-réplicant qui peut à la fois assembler des structures plus grandes, y compris des robots plus gros, et planifier des séquences de construction optimales -

Cela pourrait encore prendre quelques années.

Mais ce travail a franchi une étape importante vers cet objectif, notamment en résolvant la tâche complexe de savoir quand construire plus de robots, quelle taille fabriquer un robot et comment organiser des robots de différentes tailles pour construire une structure de manière ordonnée.

Des avions aux fusées, le potentiel d'application des nouvelles technologies est énorme

Le potentiel d'application de cette réalisation est énorme, car il est susceptible d'être utilisé pourconstruire diverses structures à grande échelle et de grande valeur.

Par exemple, désormais, pour construire un avion, vous avez d'abord besoin d'une immense usine qui est encore beaucoup plus grande que les pièces qu'ils construisent. De plus, d'autres avions peuvent souvent être nécessaires pour transporter les matières premières nécessaires à la construction de l'avion. avion.

Avec un tel système de petites pièces assemblées par des microrobots, "l'assemblage final de l'avion deviendra le seul processus d'assemblage", a déclaré Gershenfeld.

De même, lorsqu'il s'agit de production automobile, "vous pourriez passer un an à fabriquer les outils" avant que la première voiture ne soit réellement construite, a-t-il déclaré, mais le nouveau système contournera apparemment ce processus.

Cette efficacité potentielle est la raison pour laquelle Gershenfeld et ses étudiants travaillent en étroite collaboration avec des constructeurs automobiles, des compagnies aériennes et des agences aérospatiales.

Même le secteur de la construction relativement peu technologique bénéficiera probablement de cette technologie à l'avenir.

L'intérêt pour les maisons imprimées en 3D s'est accru ces dernières années, mais aujourd'hui, ces maisons nécessitent des machines d'impression aussi grandes, voire plus grandes, que les maisons en construction. L’utilisation de tels microrobots semble pouvoir résoudre efficacement ce problème.

Aaron Becker, professeur agrégé au Département de génie électrique et informatique de l'Université de Houston, a attribué à l'œuvre la note la plus élevée possible et l'a qualifié de "home run" :

"Ils ont créé un système matériel innovant, une nouvelle façon de penser la mise à l'échelle des essaims de robots et un ensemble d'algorithmes rigoureux. "

"Cet article étudie un domaine clé des systèmes reconfigurables : comment faire évoluer rapidement un la main-d'œuvre robotique.

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