What,機器人都已經進化到能自己造自己了?!
麻省理工(MIT)的研究人員腦洞大開,于是有了這番情景:
機器人1號忙前忙后,一邊挑選零件,一邊自主組裝。
不一會兒后,一模一樣的機器人2號就地誕生!
還沒完,機器人2號剛來到這個世界,立刻就能和1號那樣靈活運動,然后它還給自己“戴上”2個飾品,哦不,配件。
好家伙,這算是機器人“套娃”嗎???
MIT的研究者指出:
這種機器人除了能克隆自己外,還能分層搭建出更大的機器人。按此思路,以后造大型建筑或大型機械設備時,或許可以讓小模塊像搭積木似的一步步構造,不用再在旁邊弄個巨型機床之類的了。這樣能大大提高建造效率!
相關研究論文已登上了Nature子刊Communications Engineering。
神奇的“智能”模塊從前文的動圖中不難看出,這種機器人能如此快速地克隆自己,主要得益于它的一塊塊“零件”,研究者稱之為Voxel。
Voxel一詞是體積像素(Volume Pixel)的簡稱,我們可以簡單把它理解為模塊。
至于模塊為什么會長成這樣,研究者稱,靈感來源于晶格,也就是原子在晶體中排列規律的空間結構。
立方八面體的結構具有低密度以及高剛度的優勢,還方便搭建和拆卸。
這些模塊除了有機械結構之外,還有智能控制系統。
模塊內部搭載了電池,還有中央處理器和執行器等,讓其可以靈活地動起來,還能自主導航。
而模塊邊沿則裝有磁吸彈簧針連接器,兩個模塊只需要“貼貼”,就可以牢固地連在一起:
就算沒有電線,每組面對面連接也能在10V電壓下,傳輸8A的電流和50N的拉伸力。
不過僅靠運動還不夠,機器人選取零件和搭載新機器人的過程還涉及抓取的動作。
所以研究團隊還給機器人設計了“手腕兒”。
這個“關節”比其他模塊更靈活,方便機器人“拿起”零件以及分層搭建。
接下來,機器人就可以有條不紊地克隆自己了。
幕后的集中控制程序到這里,還有一個問題:機器人是如何抓取正確的模塊,并按順序拼出想要的新結構?
研究人員開發了一個集中控制程序。
通過這個程序,機器人可以自我復制、離散化形狀、規劃移動路徑,并合理分配任務。
首先,機器人的計算系統會根據給定目標形狀,自動生成適合的構建序列。通過編譯器,將輸入的幾何體離散成有序的分層構建塊。
然后,系統還會分析出最佳組裝順序,來提高效率并防止過程混亂。
也就是說,機器人不僅能復制粘貼自己,還能分層搭出更大的機器人或者其他結構。
舉個栗子~
如果現在要建造一個大圓錐,第一步需要人在集中控制程序處輸入這個“施工目標”。
然后系統就會自動將這個形狀拆分開,確定施工順序,并確定施工隊的組成,告訴第一個機器人還需要多少個小伙伴來完成任務。
然后,系統會發出指令,讓第一個機器人以遞歸的方式造出自己的工友。
接著,系統還會分配任務,運用貪心算法找到最高效的施工路徑,避免一群機器人發生碰撞。
分層算法則用來分解施工步驟,小機器人制造組件,大機器人則負責將做好的組件搭起來。
不過,研究者也指出,在實操過程中,部件還不夠靈活(開頭的動圖是模擬環境中的樣子),目前他們正在研究開發更強大、靈敏的連接器。
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