蜘蛛机器人：具备3D打印功能

西门子的研究人员开发的蜘蛛机器人，具有3D打印功能和自主工作能力，并且能够协同工作，未来有望应用于工业领域。...

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（图片来源于：西门子）

引言

提起蜘蛛，人们往往会想起一张大大的蜘蛛网。而今天我们介绍的蜘蛛机器人，它吐出的不蜘蛛网，而是3D打印的材料。

美国新泽西州普林斯顿大学，西门子技术研究院的研究人员，开发了一种类似蜘蛛一样的机器人原型，可以协作地打印物体的结构和表面。这个研究有望加速大规模复杂材料例如，飞机机身，轮船船体的制造。

项目简介

Livio Dalloro，西门子公司研究院自动化和控制技术领域，产品设计，建模和仿真研究小组的负责人，开发了这种蜘蛛机器人。

研究称这个机器人为“SiSpis”，或者西门子蜘蛛。有一天，这些蜘蛛机器人将成为新的产业工人。

（图片来源于：西门子）

Dalloro介绍这个项目时称，SiSpis是西门子敏捷制造系统(SiAMS)的一部分，它是在普林斯顿大学研发的自主系统的核心。

蜘蛛机器人是有腿的，基本上完全自主的增材制造设备。他们正在使用多个自主的机器人，来合作进行一些结构的增材制造，例如车身，船身，飞机机身等。增材制造，也被称为3D打印技术，是采用材料逐渐累加的方法制造实体零件的技术。

（图片来源于：西门子）

如何协同工作？

为轮船大小的物体内部表面添加一层材料，可能需要几个甚至上百个蜘蛛机器人，一起来完成。那么，问题来了：它们应该如何协作呢？

答案就是：自主工作。每个蜘蛛只能完成整个工作的一小部分。研究人员尝试概念化和优化这些机器人合作的方式。这个过程由Dalloro团队的研发的算法来支持。它可以进行多个机器人任务的计划，使得两个或者更多的机器人合作进行增材制造，或者单个物体或者区域的表面处理。

为了实现这个功能，机器人电路板携带摄像头和激光扫描仪，来理解他们周围的环境。在了解3D打印机手臂的工作范围基础上，每个机器人自主地在特定区域工作，无论该区域是平滑或者弯曲。

（图片来源于：西门子）

自主工作

自主是蜘蛛机器人行为的中心部分。例如，蜘蛛机器人知道他们周围的环境。如果电池电量在两小时后将要变低，蜘蛛机器人将试图返回充电站，但是它会首先将它的数据传输给另外一个刚充好电的蜘蛛机器人。这样第二蜘蛛机器人，可以准确的接手第一个蜘蛛机器人的工作。

无论他们遇到什么障碍，蜘蛛机器人可以自动的找到绕开的路径。研究成员称，这项技术，创造了一个原型平台，自主制造机器人可以理解任务，拆分给不同的机器人，然后进入制造流程，协调合作工作，不需要强制编程。

（图片来源于：西门子）

软件模拟

更进一步的说，团队还必须设计机器人的行为。为了达到这个目标，研究人员开发了软件工具通过社区的机器人来模拟它们的行为。这意味着团队必须使用一种方法精确地校准机器人制造喷嘴。每个机器人装备一个挤出机，和传统的3D打印机类似。

未来展望

蜘蛛机器人的未来会是什么样呢？研究人员的目标一直是开发一个最大化自主性和最小化编程需求的系统。一旦技术变得成熟，它将应用于各种产品制造。

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