不管NASA和JPL的工作人員在他們的行星探測機器人上做了多麼出色的工作（這確實是一個非常出色的工作），最終，不可避免地，他們會崩潰。這種情況很少見，因為這些機器人不是為了維修而設計的，所以一旦發生故障，且不說故障的複雜性，基本上，只要有故障，就什麼也做不了了。即使火星漫遊者確實有能力在它們磨損的時候交換它們自己的輪子，但是在火星上你打算去哪裡得到新的機器人輪子呢？
找到所需資源，讓機器人在極端環境下運行是一個更大的問題。我們已經設法很好地解決了電力問題——經常利用太陽能，因為太陽能是一種幾乎可以在任何地方找到的資源。你不能用太陽能製造輪子，但你可以用另一種到處可見的材料製造輪子和其他結構部件：冰。
在IEEE/RSJ國際智慧機器人與系統會議上發表的一篇論文中，費城賓夕法尼亞大學GRASP實驗室的Devin Carroll和Mark Yim強調這是一項非常初步的工作，他們剛開始探索用冰做機器人的想法。很明顯，作為一種結構材料，無論是碳纖維還是冰，都無法製造出高效的電池。但是冰可以在很多不同的地方找到，而且它的獨特之處在於它是如何被改變的，熱可以用來切割和雕刻它，也可以把它粘在自己身上。
IROS的論文著眼於使用加法和減法兩種製造工藝從冰中製造機器人結構部件，目的是為機器人開發一種能夠表現出「自我重構、自我複製和自我修復」的概念。假設機器人將在到處都是冰的環境工作，那裡的環境溫度足夠冷，冰塊能保持穩定，理想情況下也足夠冷，機器人產生的熱量不會導致帶來麻煩的自融或短路。在制模、3D列印和CNC加工之間，用鑽頭切割冰塊是最節能、最有效的方法，儘管理想情況下，你會想找到一種方法來使用它，你可以管理產生的廢水和刨冰，這樣它們就不會在你不希望的地方再凍結。當然，有時重新凍結正是你想要的，因為你做的事情是放置執行器，然後把零部件一個一個拼在一起。
Icepot是一款重量為6.3公斤的南極探險機器人，是概念驗證。它是手工製作的，研究人員大多只是證明它能四處移動，即使在室溫下也不會立即摔成碎片。在Icepot能夠實現一些自我重構、自我複製和自我修復能力之前，還有很多事情要做，但研究人員正在努力。關於這一點，我們（IEEE）通過電子郵件與主要作者Devin Carroll進行了交談。
Q：你們是怎麼想到這個方案的，為什麼之前沒有嘗試過？
A：我（Devin Carroll）設計的第一個機器人是有軌電車機器人，供生態學家用來調查森林。為這一領域製造機器人所面臨的挑戰之一不僅是機器人的價格昂貴，隨著時間的推移，自然因素會破壞它們。Mark和我開始探索用找到的材料製造機器人的想法，以此來增加機器人系統在遠程或惡劣環境中運行的魯棒性，第二個目標是降低系統的成本。我們最終選擇了冰，因為它給我們提供了設計上的靈活性，以及目前人們對偏遠的冰天雪地環境的興趣。氣候變化使許多人對南極和冰原感興趣，而NASA和其他太空探索小組則在尋找恆星中的冰和水。因此，如果我們能利用冰造出機器人，或許它可以用來協助探索冰封的行星，以獲取生命信息和環境數據，這樣一來冰就成了最符合邏輯的選擇。
我認為這是以前沒有做過的，因為使用冰會帶來不確定性。與傳統的建築材料不同，設計師不知道什麼條件會導致冰失效，我們可以做出有根據的猜測，但誤差要大得多。機器人的製造和安全到達現場也有一些複雜的問題。如果我們做好後將它運送到部署地點，它必須在整個過程中保持低溫，而如果我們在部署地點建造它，我們還必須將製造地點與系統一起運送，從而增加與系統相關的經濟成本和能源成本。
Q：你能推測一下，如果北極（或行星）探險機器人具備自我改造或修復能力，它會是什麼樣子嗎？
A：當我想到北極（或行星）探索機器人具有自我修改或修復的能力時，我設想了有兩種機器人的系統，一種是探索環境並收集執行自我增強或修復所需的材料，另一種是某種執行器/製造系統。我們可以設想探索類機器人返回到基地，請求一個犁或其他一些增強裝置，製造系統將這個裝置直接連接到機器人上。與修復相似，如果一個機器人識別出一個裂縫，那麼執行器將能夠使用某種冰創可貼修補裂縫，密封裂縫並阻止它進一步擴大。
我論文的一部分包括了這方面的工作。在機械手/末端執行器設計方面，我們正在探索的一個想法是使用電阻絲網格局部融化冰塊表面，並在操縱冰塊和機械手之間創建臨時連接，同時將其加工成所需的幾何圖形。
Q：接下來你要著手幹點什麼？
A：我當前的重點是設計一個模塊化的接頭，我們可以使用它輕鬆安全地將驅動器與冰塊連接起來，並開發一個末端執行器，使我們能夠操縱冰塊，而不會通過螺孔或其他類似的連接方法使其永久變形。這些方向的一個有趣的設計挑戰是確保最大化連接強度，同時實現最小化能源消耗。特別是在偏遠的環境中，能源是一種有價值的商品，而像我所描述的那樣的系統只有在設計時考慮到能源的情況下才會有效。
（源自：IEEE Spectrum 編譯：Doris 文章僅用於技術交流）