該抱團(tuán)時就抱團(tuán)，想分開時就分開，這就是比利時布魯塞爾自由大學(xué)的Marco Dorigo和他的團(tuán)隊設(shè)計出的變形機器人可以做的事情。
這款機器人可以通過拆分與合并小的模塊來調(diào)整自身的形狀和尺寸，形成全新的獨立機器人實體，未來根據(jù)任務(wù)和環(huán)境要求自主選擇合適的形態(tài)什么的就很簡單了。
機器人模塊合并
實際上除了游戲與電影，變形機器人在科學(xué)研究中也已經(jīng)不是一個新鮮話題了。機器人變形要么是通過一個中央“神經(jīng)系統(tǒng)”來控制其他機器人單元，但可能拓展能力有限；要么是每個機器人單元自行運作，在有限的范圍內(nèi)用固定線路進(jìn)行物理連接。基于這樣的現(xiàn)狀，研究人員開發(fā)了這個擁有“可合并神經(jīng)系統(tǒng)”（mergeable nervous system，簡稱 MNS）的機器人。
“機器人在呈現(xiàn)高度靈活的形態(tài)方面擁有很大的潛力。通過采用模塊化方法，具有不同能力、形狀和尺寸的機器人理論上可以根據(jù)任務(wù)或環(huán)境需要來重新構(gòu)建和配置自己。”
那這個模塊化的方法是什么呢？
MNS機器人由一個或多個通過機器人神經(jīng)系統(tǒng)連接的機器人單元（robotic units）組成，其中負(fù)責(zé)發(fā)出合并拆分命令的叫做“大腦單元”（the brain unit），它很像我們身體里的神經(jīng)系統(tǒng)。“大腦單元”通過連接Wi-Fi收集來自其他機器人單元的數(shù)據(jù)來決定如何行動。
例如，如果傳感器感應(yīng)到外部有LED燈光刺激的話，被識別用作“大腦單元”的機器人會向其他機器人單元發(fā)出合并或者拆分的執(zhí)行指令，然后它們將進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換來協(xié)調(diào)空間。如果信息傳遞有延遲，執(zhí)行器不會在機器人單元剛接收到指令時就立即執(zhí)行，而是等指令傳遞到所有單元之后再統(tǒng)一行動。
而當(dāng)MNS機器人拆分成多個機器人模塊時，每個模塊都具備成為全新獨立機器人實體的“大腦單元”所需的全部知識。一個需要解決的問題就是我們該如何識別用作“大腦單元”的那個機器人？文章解釋說，由于“可融合神經(jīng)系統(tǒng)”被設(shè)計成了樹形結(jié)構(gòu)，所以機器人中的根單元總能被明確地識別并用作“大腦單元”。
機器人的每次合并和拆分都伴隨著系統(tǒng)內(nèi)部對“大腦單元”變化信息的及時更新，整個過程不會太耗時。
合并過程中有兩次機器人形狀的信息更新：先是B，然后是A。
“這個‘可合并神經(jīng)系統(tǒng)’是很靈活的，它可以根據(jù)需要控制新機器人的數(shù)量，以便擴(kuò)大或縮小機器人最后的尺寸”，Dorigo在寫給科技網(wǎng)站Verge的一封電子郵件中說：“機器人甚至可以通過刪除不起作用的單元來‘治愈’自己。”
為了展示MNS機器人的自我修復(fù)能力，研究團(tuán)隊為八個機器人單元提前設(shè)計了行為規(guī)則，以便它們自動組裝成一個Y形的MNS機器人。第一次實驗，研究人員設(shè)置了一個有故障的“大腦單元”。其他機器人單元在檢測到其有故障時先彼此進(jìn)行了拆分，從而創(chuàng)建了三個新的獨立的MNS機器人，這時候每個機器人都有自己的大腦單元。接著三個新機器人相互合并，最終形成一個較大的Y形機器人。
第二次實驗，研究人員設(shè)置了一個有故障的機器人單元。這種情況下，包含故障單元的部分與MNS機器人分離，并在隨后招募了兩個新的機器人單元以恢復(fù)原來的樣子。
Dorigo團(tuán)隊介紹說，目前研究存在的主要局限是仍然需要對所有的機器人進(jìn)行編程，只有這樣才能準(zhǔn)確地告訴它們該如何合并。團(tuán)隊下一步要做的就是讓每個機器人單元進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。他們還計劃將“可合并神經(jīng)系統(tǒng)”的概念擴(kuò)展到可重新配置的模塊化機器人，使其能在三維空間里運行，并且具備更高的柔性和適應(yīng)性。
“我們的愿景是機器人未來將不再為特定的任務(wù)而設(shè)計。相反，我們將設(shè)計可組合的機器人單元，使機器人靈活自主地調(diào)整能力、形狀和尺寸，以適應(yīng)不斷變化的任務(wù)要求。”
或許有一天，這種方法真的可以創(chuàng)造出無縫連接的機器人，幫我們移動物體、組裝家具，并確保無需人類再次動手。這也意味著我們又少了很多件需要花費體力去做的事情，人類果真在懶惰的路上越走越遠(yuǎn)了。
該論文12日發(fā)表在國際知名科學(xué)周刊《自然》雜志（Nature）上，感興趣的朋友可以戳這里了解更多的細(xì)節(jié)。
