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此前，西湖大學(xué)的仇旻教授團(tuán)隊研發(fā)了一種技術(shù)，能夠在厚度為 300 納米的冰上刻畫圖案。

確切地講，通過一種三維微納加工技術(shù)，科學(xué)家們可以用冰來代替?zhèn)鹘y(tǒng)光刻過程中的光刻膠。

這種聽上去頗為新穎的「冰刻」技術(shù)拓寬了我國芯片行業(yè)的想象空間，或許在未來，發(fā)展芯片可以不用再苦等光刻機(jī)了。在另一層面，「冰刻機(jī)」的設(shè)計也讓我們意識到，冰這種自然界平平無奇的物質(zhì)，可能會推動技術(shù)的變革！

湊巧的是，前不久美國賓夕法尼亞大學(xué) GRASP 實驗室的科學(xué)家也在嘗試用冰制作移動機(jī)器人，未來將登上火星、奔赴南極，在各種極端條件下發(fā)揮效用。

就長下面這樣，貌似有點小學(xué)生興趣小組作品展示的既視感？

用冰造一個火星車，靠譜嗎？

在去年 10 月召開的機(jī)器人與智能系統(tǒng)領(lǐng)域國際旗艦會議 2020 年 IEEE/RSJ 智能機(jī)器人與系統(tǒng)國際會議（IROS 2020）上，與上述研究相關(guān)的論文被收錄，這一論文題為 Robots Made From Ice: An Analysis of Manufacturing Techniques（冰制機(jī)器人：制造技術(shù)分析）。

值得關(guān)注的是，兩位來自 GRASP 實驗室的作者 Devin Carroll 和 Mark Yim 在論文中強(qiáng)調(diào)，這仍是非常初步的工作，他們才剛剛開始探索用冰做機(jī)器人的想法。

顯然，用冰造致動器、電池或其他電子元件聽著就不太可能，再者，冰永遠(yuǎn)都不會像鈦、碳纖維等結(jié)構(gòu)材料那樣高效。但冰也有著顯著特點——一方面，它在自然界中很常見；另一方面，冰有著獨特的切割、雕刻和融合等改造方式。

我們不禁要問，用冰造機(jī)器人，還要派它去探索行星或南極，就只是憑著冰有上述特性，這理由能站得住腳嗎？

具有自我修復(fù)或自我復(fù)制能力的模塊化機(jī)器人系統(tǒng)，已成為一種強(qiáng)大的、低成本的外星或北極探索解決方案，但反觀目前的一些行星探索機(jī)器人，確實也是存在著不足，IEEE（美國電氣電子工程師學(xué)會）旗艦出版物 IEEE Spectrum 的文章中寫道：

不管 NASA 的科學(xué)家們?yōu)樗麄兊男行翘剿鳈C(jī)器人做了多少重大突破，行星探索機(jī)器人最終可能都繞不開一個問題：出現(xiàn)故障、甚至崩潰。

很難想象，在火星上，火星車的輪子出了問題，探測任務(wù)是否還能順利進(jìn)行？

而在 IEEE Spectrum 看來，更關(guān)鍵的一個問題是，怎么在極端環(huán)境下找到資源，保證機(jī)器人的正常運(yùn)行。此前面對這一問題，科學(xué)家和工程師們提出的方案是：利用太陽能等能源支撐探測器的運(yùn)行，畢竟太陽能是比較常見的。

2020 年 7 月 23 日中午，長征五號遙四運(yùn)載火箭搭載著我國首個火星探測器“天問一號”出發(fā)，目前“天問一號”飛行里程已突破 4 億公里，火星車預(yù)計在今年 5 月正式著落。

雷鋒網(wǎng)此前曾報道，此次這臺置有 6 臺科學(xué)儀器的中國首輛火星車另配有 4 個太陽能電池板。據(jù)科創(chuàng)中國報道，這一技術(shù)是我國最先進(jìn)的實用性太陽能電池陣列，也安裝在我國新一代載人飛船、“北斗三號”導(dǎo)航衛(wèi)星、“玉兔號”月面巡視器上。也就是說，在深空探測領(lǐng)域，光伏發(fā)電技術(shù)已是一個趨勢。

可能有人會問，元器件壞了，可能有太陽能也沒轍，怎么辦？

這個問題 Devin Carroll 和 Mark Yim 也想到了，所以他們的想法是，不僅用冰造機(jī)器人，關(guān)鍵時刻機(jī)器人還能隨地取冰用冰，自造部件。

兩位科學(xué)家的腦洞如何實現(xiàn)？

聽著有點玄乎，兩位科學(xué)家具體是怎么做的？

據(jù)了解，他們希望開發(fā)出一種可展示“自我重構(gòu)、自我復(fù)制和自我修復(fù)”的機(jī)器人概念，他們的設(shè)想是，機(jī)器人主要是在極端環(huán)境下工作，這個環(huán)境足夠冷、結(jié)冰穩(wěn)定，機(jī)器人因操作而產(chǎn)生的熱量不會導(dǎo)致融化甚至短路，造成不便。

兩位科學(xué)家探討了用冰制造機(jī)器人結(jié)構(gòu)部件的不同方法，涵蓋了「增材」（additive）和「減材」（subtractive）兩種制造工藝。據(jù) IEEE Spectrum 報道，相比塑模、3D 打印、數(shù)控加工等方式，科學(xué)家們認(rèn)為最節(jié)能有效的方式應(yīng)該是切冰（即便有的時候需要冰塊融合重塑）。

Devin Carroll 還在油管上公開了配方：機(jī)器人=電動機(jī)+底座+冰塊制的各個部件

經(jīng)過這種似乎有點兒簡單粗暴的方式，人稱 IceBot 的南極探險機(jī)器人概念版就問世了，據(jù)說重 6.3 公斤。

看到這里，估計不少人心里都嘀咕著一句“就這”，別急，我們再來看看這款機(jī)器人的實際效果。

小車車上斜坡還挺平穩(wěn)，也能推開前方的垃圾保持不倒。

值得注意的是，小車車只是一個雛形，將來進(jìn)行科考時一定不會是這樣的畫風(fēng)。現(xiàn)階段，研究人員基本上只證明了 IceBot 的兩點功能：一是可移動、二是在室溫下也不會很快裂開。自然，在 IceBot 實現(xiàn)自我重組、自我復(fù)制和自我修復(fù)的能力之前，兩位科學(xué)家還有很多工作要做。

后續(xù)能做些什么？

可能會有人覺得這項研究不太可行，但作為出自美國賓夕法尼亞大學(xué) GRASP 實驗室的作品，還是值得期待的。

無疑，賓夕法尼亞大學(xué)在機(jī)器人研究領(lǐng)域根基深厚。

1961 年，美國賓夕法尼亞大學(xué)工程院院長 Vijay Kumar 說服通用汽車安裝了第一臺處理鋼錠的機(jī)器人，工業(yè)機(jī)器人由此誕生。

1980 年代，機(jī)器人領(lǐng)域的一大突破便是，機(jī)器人通過“腿”或輪子，擁有了移動的能力——這一成就正是源于賓夕法尼亞大學(xué) GRASP 實驗室。

1979 年，計算機(jī)科學(xué)與工程領(lǐng)域杰出女性、賓夕法尼亞大學(xué)前計算機(jī)科學(xué)與工程教授兼主席 Ruzena Bajcsy 建立了 GRASP 實驗室，其全稱是 General Robotics, Automation, Sensing and Perception Laboratory（通用機(jī)器人、自動化、傳感和感知實驗室）。

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【1984 年的 Ruzena Bajcsy（最中間的女性）和實驗室成員 】

該實驗室是賓夕法尼亞大學(xué)工程和應(yīng)用科學(xué)學(xué)院的跨學(xué)科學(xué)術(shù)和研究中心，也是一個領(lǐng)先的機(jī)器人孵化器，專注于視覺、感知、控制系統(tǒng)、自動化和機(jī)器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究。

而此論文的兩位作者也值得我們關(guān)注，其一是 Devin Carroll 博士，其二則是 Mark Yim。

根據(jù)實驗室官網(wǎng)信息，Mark Yim 擔(dān)任著實驗室主任一職，其研究興趣始于模塊化機(jī)器人，除了自我重新配置和自我組裝機(jī)器人，他也在研究飛行機(jī)器人及相關(guān)任務(wù)規(guī)范。

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最近，就上述研究，IEEE Spectrum 簡單采訪了 Devin Carroll 博士。Devin Carroll 博士提到，他曾設(shè)計過一款幫助生態(tài)學(xué)家調(diào)查森林的有軌電車機(jī)器人，發(fā)現(xiàn)所面臨的挑戰(zhàn)不僅是成本——隨著時間的推移，自然元素會破壞這類機(jī)器人，因此兩位科學(xué)家開始了用現(xiàn)有材料建造機(jī)器人的嘗試，最終他們選擇了冰。

就未來而言，在機(jī)械臂/末端執(zhí)行器設(shè)計方面，他們正在探索的一個想法是：利用電阻絲網(wǎng)局部融化冰塊表面，在打算將冰加工成所需的幾何形狀時，在它和機(jī)械臂之間建立臨時連接。

短期內(nèi)的研究重點在于，設(shè)計一個模塊化關(guān)節(jié)，保證更容易、安全地連接驅(qū)動器和冰，并且嘗試?yán)寐萁z孔等連接方法，確保冰塊形狀不變。

未來這款小車車將有何突破，我們拭目以待。