通过主动自组装恢复形状

摘要

形状恢复被定义为通过生长初始固体Si来构造一个期望的或目标的固体形状Sg的问题，这是目标的子集，但在其他方面是未知的。这个定义试图抽象地描述物理世界中经常出现的一种情况，即由于磨损、腐蚀或其他现象，固体物体失去了理想的形状。例如，如果股骨顶部变形，髋关节就不能正常工作，可能需要进行手术。将其生长到原来的形状将是一个很有吸引力的替代方案。本文提出了一种利用自主装配代理(机器人)的方法来解决形状恢复问题，该机器人自组装填充Sg和Si之间的体积。如果机器人有非常小的尺寸(微或纳米)，所需形状的近似精度很高。组装代理最初执行随机游走。当两个机器人相遇时，它们可能会交换少量信息。机器人的行为由一个具有少量状态的有限状态机控制。通信接触模型化学通信，这可能是选择的媒介在纳米级机器人，而小状态和小信息是限制，也期望纳米机器人。 Simulations presented here show that swarms of such robots organize themselves to achieve shape restoration by using distributed algorithms. This is one more example of an interesting geometric problem that can be solved by the Active Self-Assembly paradigm introduced in previous papers by the authors.

应用仿生学和生物力学

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