机器人自己造自己,像搭积木一样轻松

来源:量子位 | 2022-11-30 13:38

  What,机器人都已经进化到能自己造自己了?!

  麻省理工(MIT)的研究人员脑洞大开,于是有了这番情景:

  机器人1号忙前忙后,一边挑选零件,一边自主组装。

  不一会儿后,一模一样的机器人2号就地诞生!

  还没完,机器人2号刚来到这个世界,立刻就能和1号那样灵活运动,然后它还给自己“戴上”2个饰品,哦不,配件。

  好家伙,这算是机器人“套娃”吗???

MIT的研究者指出:

  这种机器人除了能克隆自己外,还能分层搭建出更大的机器人。按此思路,以后造大型建筑或大型机械设备时,或许可以让小模块像搭积木似的一步步构造,不用再在旁边弄个巨型机床之类的了。这样能大大提高建造效率!

  相关研究论文已登上了Nature子刊Communications Engineering。

  神奇的“智能”模块从前文的动图中不难看出,这种机器人能如此快速地克隆自己,主要得益于它的一块块“零件”,研究者称之为Voxel。

  Voxel一词是体积像素(Volume Pixel)的简称,我们可以简单把它理解为模块。

  至于模块为什么会长成这样,研究者称,灵感来源于晶格,也就是原子在晶体中排列规律的空间结构。

  立方八面体的结构具有低密度以及高刚度的优势,还方便搭建和拆卸。

  这些模块除了有机械结构之外,还有智能控制系统。

  模块内部搭载了电池,还有中央处理器和执行器等,让其可以灵活地动起来,还能自主导航。

  而模块边沿则装有磁吸弹簧针连接器,两个模块只需要“贴贴”,就可以牢固地连在一起:

  就算没有电线,每组面对面连接也能在10V电压下,传输8A的电流和50N的拉伸力。

  不过仅靠运动还不够,机器人选取零件和搭载新机器人的过程还涉及抓取的动作。

  所以研究团队还给机器人设计了“手腕儿”。

  这个“关节”比其他模块更灵活,方便机器人“拿起”零件以及分层搭建。

  接下来,机器人就可以有条不紊地克隆自己了。

  幕后的集中控制程序到这里,还有一个问题:机器人是如何抓取正确的模块,并按顺序拼出想要的新结构?

  研究人员开发了一个集中控制程序。

  通过这个程序,机器人可以自我复制、离散化形状、规划移动路径,并合理分配任务。

  首先,机器人的计算系统会根据给定目标形状,自动生成适合的构建序列。通过编译器,将输入的几何体离散成有序的分层构建块。

  然后,系统还会分析出最佳组装顺序,来提高效率并防止过程混乱。

  也就是说,机器人不仅能复制粘贴自己,还能分层搭出更大的机器人或者其他结构。

  举个栗子~

  如果现在要建造一个大圆锥,第一步需要人在集中控制程序处输入这个“施工目标”。

  然后系统就会自动将这个形状拆分开,确定施工顺序,并确定施工队的组成,告诉第一个机器人还需要多少个小伙伴来完成任务。

  然后,系统会发出指令,让第一个机器人以递归的方式造出自己的工友。

  接着,系统还会分配任务,运用贪心算法找到最高效的施工路径,避免一群机器人发生碰撞。

  分层算法则用来分解施工步骤,小机器人制造组件,大机器人则负责将做好的组件搭起来。

  不过,研究者也指出,在实操过程中,部件还不够灵活(开头的动图是模拟环境中的样子),目前他们正在研究开发更强大、灵敏的连接器。


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