麻省理工學(xué)院開發(fā)的自動(dòng)化系統(tǒng)，可以設(shè)計(jì)并3D打印優(yōu)化后的復(fù)雜執(zhí)行器。

　　techxplore.com網(wǎng)站報(bào)道，美國麻省理工學(xué)院（MIT）的研究人員在《科學(xué)進(jìn)展》雜志發(fā)布了一種自動(dòng)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)并3D打印優(yōu)化后的復(fù)雜執(zhí)行器。簡而言之，這種系統(tǒng)可以自動(dòng)完成人類手工無法完成的任務(wù)。在論文中，研究人員用自動(dòng)系統(tǒng)演示了執(zhí)行器的制造過程。 　　執(zhí)行器是一種機(jī)械控制機(jī)器人系統(tǒng)響應(yīng)電子信號(hào)的裝置，它可以從不同角度顯示不同的黑白圖像。例如，平放的執(zhí)行器可以塑造出文森特梵高的肖像，而在傾斜一定角度后，它又能塑造出愛德華蒙克的《吶喊》。執(zhí)行器主要由3種不同的材料組成，每種材料都有其特定的顏色和特性（柔韌性和磁性）。自動(dòng)系統(tǒng)首先將執(zhí)行器分解成數(shù)百萬個(gè)體素，每個(gè)體素中都可以填充任意一種材料。隨后，自動(dòng)系統(tǒng)通過上百萬次模擬，分析材料填充體素的效果，進(jìn)而找到每種材料在每個(gè)體素中的最佳位置。最后，定制的3D打印機(jī)按照優(yōu)化方案將材料準(zhǔn)確堆疊入體素中完成執(zhí)行器的制造。論文第一作者SubramanianSundaram博士說：“我們的終極目標(biāo)是為所有問題自動(dòng)找到最優(yōu)解，然后輸出它。從打印材料的選擇到優(yōu)化設(shè)計(jì)、再到產(chǎn)品制造，我們的系統(tǒng)幾乎都符合完全自動(dòng)化的特征。”

　　除圖像變換顯示之外，經(jīng)外觀與功能優(yōu)化的執(zhí)行器也能用于機(jī)器人仿生技術(shù)。例如，有研究人員正在設(shè)計(jì)覆蓋執(zhí)行器陣列的水下機(jī)器人皮膚，以模仿鯊魚皮膚上的齒狀物——齒狀物可以產(chǎn)生形變，減少鯊魚游動(dòng)阻力，使其游動(dòng)更加快速、安靜。Sundaram博士說：“水下機(jī)器人在覆蓋了執(zhí)行器陣列后，其游動(dòng)效率將大幅度提高。”

　　目前，機(jī)器人執(zhí)行器正變得越來越復(fù)雜。根據(jù)應(yīng)用程序的不同，它們必須針對質(zhì)量、外觀和功耗等進(jìn)行優(yōu)化。一般情況下，研究人員會(huì)手動(dòng)計(jì)算所有參數(shù)以找到最優(yōu)設(shè)計(jì)。隨著3D打印技術(shù)的崛起，其能夠使用多種材料制造產(chǎn)品的優(yōu)勢反而繼續(xù)增加了執(zhí)行器制造的復(fù)雜性。Sundaram博士說：“研究人員可能會(huì)被海量的組合弄得‘原地爆炸’。他們沒有辦法去評估每一個(gè)材料組合。”

　　在Sundaram博士等的研究中，他們主要考慮了執(zhí)行器的3種特征：顏色、磁化強(qiáng)度和硬度。自動(dòng)化系統(tǒng)分別通過執(zhí)行“試錯(cuò)模式”和“光線追蹤”等策略進(jìn)行了迭代分析，以匹配設(shè)計(jì)需求。而為了順利制造出執(zhí)行器，研究人員還開發(fā)了基于“隨需應(yīng)變”技術(shù)的定制3D打印機(jī)。Sundaram博士認(rèn)為，他們的工作可以作為大型結(jié)構(gòu)（如機(jī)翼）設(shè)計(jì)的鋪路石。研究人員可以將機(jī)翼“分解”成類似體素的小塊，然后進(jìn)行質(zhì)量、升力等指標(biāo)的優(yōu)化。他說：“雖然我們還不能用自動(dòng)化系統(tǒng)打印出機(jī)翼這樣規(guī)模的產(chǎn)品，但我認(rèn)為我們已經(jīng)向著這個(gè)目標(biāo)邁出了重要一步。”更多關(guān)于協(xié)作機(jī)器人將逐步促成工業(yè)自動(dòng)化的典范轉(zhuǎn)移的相關(guān)內(nèi)容信息盡在工控網(wǎng)。