机器人材料

机器人材料是复合材料，以可重复或无定形的方式结合了传感，促动，计算和通信。机器人材料可以被视为计算超材料，因为它们扩展了超材料的原始定义通过完全可编程，“具有设计用于产生对特定激发的两个或更多个响应的优化组合的自然组合的，具有人造的三维周期性蜂窝结构的宏观复合材料”。也就是说，与常规超材料不同，特定激励和响应之间的关系由感测，致动和实现所需逻辑的计算机程序控制。

创建嵌入计算的材料的想法与可编程物质的概念密切相关，可编程物质的概念由Toffoli和Margolus 于1991年提出，描述了可以解决复杂有限元的密集计算元素阵列，例如材料系统的模拟，然后发展成为描述由相同的，可移动的构建基块组成的一类材料，它们可以完全重新配置，因此允许材料任意更改其物理特性。

机器人材料建立在可编程物质的原始概念上，但专注于包埋聚合物的结构特性，而没有要求改变通用特性。在此，术语“机器人”是指感测，致动和计算的融合。

机器人材料可以减轻材料内部的计算负担，最显着的是在高带宽传感应用或细粒度的分布式驱动所需的反馈控制过程中出现的信号处理。此类应用的示例包括伪装，形状更改，负载平衡和机器人皮肤，以及通过将一些信号处理和控件卸载到材料中来使机器人具有更大的自主权。

机器人材料的研究范围从设备级别和制造到分布式算法使机器人材料具有智能。因此，它与复合材料，传感器网络，分布式算法等领域相交，并且由于涉及的计算规模大，群体智能。与任何其他领域不同，结构、传感器、执行器、通信基础结构和分布式算法的设计紧密地交织在一起。例如，结构材料的材料性质将影响待感测的信号如何通过材料传播，计算元件之间的距离需要隔开以及需要进行哪些信号处理。同样，结构属性与计算和通信基础结构的实际嵌入紧密相关。因此，要捕获这些影响，需要材料，计算机科学和机器人技术之间的跨学科协作。