英国《自然·通讯》杂志9月12日发表了一项工程学最新突破:欧洲科学家展示了一种可以自行重配的模块化机器人,它们能够合并、拆分,甚至自我修复,同时保持完整的感觉运动控制力。该研究将使人类向制造可以自主更改大小、形状和功能的机器人又迈进一步。

目前,许多机器人都是由机器神经系统控制的,系统内的传感器和制动器与中央处理单元相连。但是在大部分情况下,这些系统都是直接与机器人的形状相对应的,这在一定程度上限制了它们的功能灵活性。另一方面,模块化机器人——利用多个单元组成一个整体的设计,可以显著提高机器人的适应性,但是它们的协调和控制力,却一直受到有限的预制形状限制。

鉴于此,比利时布鲁塞尔自由大学研究人员马科·德里格及同事,设计了能够调整自身形态的模块化机器人:其通过拆分与合并,能形成全新的独立机器人实体,并根据任务或环境自主选择适当的形状和大小。它们的机器神经系统还可以在拆分、合并的同时,保持感觉运动控制力。

在新系统中,机器人是由一个“大脑”控制的不同单位组成的,就像我们身体的神经系统一样。这个“大脑”使用Wi-Fi,收集来自其他机器人的数据,并在它们接触时控制它们。

这项研究的共同作者Marco Dorigo表示:“在我们的多机器人系统中包含了自主机器人个体,当它们彼此相连时,可以成为拥有单个控制系统的一个新的机器人。”然后,如果它们分开,它们会再次拥有各自的控制系统。Dorigo称这种方法是一种全新的“可合并神经系统”,并称其能以更为精确的方式来控制所有单位。

研究人员还表示,这些机器人甚至能够移除或更换障碍部件,包括出现功能障碍的脑单元,从而实现自我修复。它们的潜在功能包括探测、升举和移动物体。

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此次成果展示的是包含10个单元的机器人系统,但是研究团队表示,该系统还能够进一步轻松扩展。他们认为,未来的机器人将不再根据特定任务来设计和构建,新机器人系统最终有望推动生产可以适应不同任务要求的机器人。

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在《终结者》系列电影里,液态金属机器人瞬间变化出千姿百态。我们一度想象不出这如何实现;现在则更接近这个幻想。结构积木化,机器人根据任务变化主动解体和重组;外皮也可修复,今年有人研发出了可自动愈合的机器人“肉皮”。未来机器会完全摆脱今天流水线旁的机器臂形态,随心变幻之际,它将走出车间,走向广阔天地。

这并不是第一个成功开发出来的模块化机器人。在2016年底,MIT打造出了一个移动机器人平台,通过模块化的设计形式,可以根据不同的需要将这些机器人模块组装成不同的造型,这种模块化方法组建的机器人被称为ChainFORM。

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据了解,ChainFORM可以根据不同的使用需求进行个性化组装和拼接。每一个模块上都集成了传感器、触摸检测、电机驱动器和一个低分辨率的显示器,也就是说,每个模块都是一个小型机器人。MIT Media Lab 还为ChainFORM 制作了一个可视化操作界面。

ChainFORM 模块机器人中设置有通信模块,可以让模块机器人彼此相互连接,该通信系统允许或实时输入和输出,这将让每个模块可以知道它与其他模块的相对位置,有助于模块根据需要自适应地改变其功能。

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但是,由于每个模块都不是单独存在的,因此ChainFORM 也并非是彻底的模块化。ChainFORM 模块化机器人需要通过一条线缆连接至计算机主板进行供电和整体控制。ChainFORM 中的每个模块拥有0.8 kg / cm 的扭矩,这也使其能够移动一些轻微型物体。