童程童美少兒編程教育

                                                            少兒編程 > 文章資訊 > 3D打印 > 挪威科學家3D打印可自我學習及修復的機器人

                                                            挪威科學家3D打印可自我學習及修復的機器人

                                                            童程童美 2016-11-21

                                                            近日,挪威奧斯陸大學信息學系機器人與智能系統實驗室的一個研究團隊正在設計開發一種可3D打印的機器人。這種機器人具備自我學習和自我修復能力,可以在人類無法存在的環境里——如被破壞的核電廠、遙遠的外星空間——獨立解決復雜的任務。

                                                            摘要

                                                            近日,挪威奧斯陸大學信息學系機器人與智能系統實驗室的一個研究團隊正在設計開發一種可3D打印的機器人。這種機器人具備自我學習和自我修復能力,可以在人類無法存在的環境里——如被破壞的核電廠、遙遠的外星空間——獨立解決復雜的任務。

                                                            該機器人團隊已經先后設計了三代自我學習和自我修復的機器人。 第一代機器人,是一個“機器人雞”,研究團隊稱之“Henriette”,它能自學走路和跨越的障礙。Henriette曾經失去了一條腿,在沒有得到它的設計者和程序員的幫助的情況下,它學會了使用剩下的一個腿走動。

                                                            第二代自主學習的機器人,是由碩士研究生T?nnes Nygaard設計的。這臺機器人的不同之處在于它是基于一個模擬程序設計的,該程序能夠計算出自己的身體應該是什么樣子的——例如,它應該有多少條腿?這些腿應該有多長?腿與腿之間的距離應該是多少?等等。一言以蔽之,這臺機器人能夠設計自己。

                                                            挪威科學家3D打印可自我學習及修復的機器人

                                                            第三代機器人也是迄今最靈活的一代機器人,它結合了上兩代機器人的優點,能夠根據模擬程序提示自己所需要的腿和關節的數量,同時還具備自我學習和自我修復的能力。據助理教授Kyrre Glette介紹,其工作過程如下:“我們告訴仿真程序我們希望機器人做什么、它應當走多快、它的大小和能源消耗的水平。然后該程序以此為目的進行運算,在數千種可能的配置和路徑中找到人工進化的最佳模式。

                                                            研究團隊經過了三代的迭代設計研發之后,其機器人的運行機制變得益發復雜,而研究人員也相應地希望該機器人能夠執行更加復雜的任務。據了解,這些機器人都是通過3D打印制作出來,然后進行功能測試的。在測試中研究團隊發現,機器人在“真實世界中表現出來的功能常常與它要模擬的對象不同?!绷硪晃粓F隊成員Mats H?vin教授指出。

                                                            挪威科學家3D打印可自我學習及修復的機器人

                                                            機器人研究團隊成員

                                                            如何縮小機器人仿真程序的學習能力和實踐能力與現實世界之間的差距是當下機器人研究團隊所面臨的挑戰。

                                                            對于機器人來說更為實際的是當它們在面對困難的時候應當如何去做。在理想狀態下,一個能夠自我學習和自我復制的機器人的主要功能之一就是自主應對不可預見的問題。例如,研究團隊提供的一個場景是這樣的:機器人進入受損的核電廠,遇到了未曾預料到的樓梯。它的反應是先拍攝樓梯的照片,并對照片進行分析,然后,配備自己的3D打印機,3D打印和安裝部件,幫助它越過樓梯。

                                                            挪威科學家3D打印可自我學習及修復的機器人

                                                            在另一個場景中,一個能夠自我學習、自我修復的機器人被送進了遙遠的星球中的一個深深的礦井,它需要在不平的地形上進行導航,爬上巨石,并改變方向。當它遇到的問題時,它會分析形勢,并可能為自己增加必要的部件作為回應——例如,在其原有的兩條或四條腿上,再加兩條腿,這將幫助它像螃蟹一樣爬過粗糙的表面。

                                                            3D打印在其中起到的作用無可估量,它既是研究團隊用來制造機器人原型的利器,又是機器人內置的工具,幫助它們解決在上述類似場景中遇到的問題?!?D打印機,”H?vin說,“能夠制造出你想要的任何對象,這意味著你不必操心模具的事,并能夠一次打印出結構極其復雜的零件?!?

                                                            奧斯陸大學使用的3D打印機價位在40萬挪威克朗(約合58000美元)和300萬挪威克朗(約合44萬美元)之間。目前尚不清楚,在研究和原型階段,這些自我修復的機器人使用什么樣的打印機。

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