MIT 打造链式拼接的模块化机器人

2016-12-12 09:15:00 作者:佚名 分类 : 人工智能

  如今,机器人的各个组件——传感器、计算机、作动器(actuator)、电池等等,在不断缩小体积的同时提高效率。设计小巧的机器人,不一定需要在功能上做太多妥协。但是,日常机器人仍然要有一个体积的下限——以便与人交互,在为人类体型设计的环境下工作。开发者们能通过设计模块化机器人,充分利用更小巧的零部件的优点。换句话说,设计出小巧的模块化机器人,利用他们的组合搭配,变成各种用途的大型机器人。  

  某种程度上,这种模块化开发机器人的方式比传统方式更难,甚至是指数级的难度增长。如果开发单个机器人已经够复杂,研发n个机器人之间的组合的复杂度,可能是前者的n次方。但是,只要开发者能解决关键的交流和协作问题,模组化机器人系统会带来巨大的好处——根据应用场景改变机器人的大小、组合方式,并且修理和拆装会变得极度简单。麻省理工(MIT)最新的的链式机器人“ChainFORM”就是模组化思路的结晶。它是之前MIT开发的蛇形机器人的升级版本,该机器人第一次把模块化设计带入他们的机器人系统,你可以根据需要,截下任意一段机器人,对它们重新组合,做各种有意思的事。

  链式机器人通过灯光动作控制面具表情MIT媒体实验室把链式机器人称为“可变形界面”,这是由于开发者隶属“有形媒体组”。如果他们来自“机器人组”,一定不会取这么文艺的名字,而是类似“能闪光的可拆卸模组化蛇形机器人”的技术宅命名。每一个链式模组,都在多面搭载了触摸传感器、角度传感器、闪光装置和一个基于伺服电动机的作动器。  

  最困难的地方是交流架构:MIT发明出了能自动检测出有多少模组、每个模组之间是如何连接的系统,并且保留了实时输入、输出功能。由于在任何时刻,每个模组的相对位置和方向都是可知的,你可以用它们做一些很酷的事:比如开发一个动态组装的显示器,即便在改变模组形状的时候仍然能够正常工作(或者自动改变工作模式)。

  严格来讲,这个链式机器人还不是真正意义的全模组——每个模块尚不能够独立运作。它们需要被一根电线串联在一起供电。对于整体的操控,有一块通过USB和计算机交流的独立控制主板。目前,由于连接装置的电阻,使用一根供电线限制了能够连接模组数量:研究人员最多只能连接21块模组,除非在链式机器人另一头再加上一根电线。  即便如此,这些模组的物理力量还是很大的——每个模组能施展出0.8kg/cm的扭矩,对于推拉小东西已经够用了。它们推不动人的四肢,但是你能感觉到它们在用力。

  正对链式机器人进行功能升级的研究人员们表示,它的使用价值有很大提升潜力。据雷锋网消息,下一步,他们想要实现:

  在模组的每个面装上高清显示屏;

  开发更多的关节连接方式,以连接不同模组;  

  把每个模组进一步分解,拆为不同相连部件的设计;  

  实现模组的自我组装,有些模组化机器人已经做到这点。  

  研究人员还在讨论添加不同的传感器模组和作动器模组,这能提高整个系统的功能,同时不会增加单个模组的复杂性。但这同时意味着,链式机器人会成为一个由多种模组组成的系统,不再是极简主义的、一块块相同“链条”组成的“链式机器人”。  

  模组化机器人的前景如何?应用方向到底在哪里?回答这些问题很大程度上还是要靠我们的想象。数十个机器人模块组成的变形金刚或者飞行汽车,或许是该技术在未来的表现形式之一,但我们离那一步无疑还有很远。如研究人员所解释,机器人的模块化设计看似“省事”,但要真为它找到合适的应用,这比开发其他机器人,甚至是Atlas那样的人形机器人或许还要困难。至少我们知道,设计模块化系统需要的想象力,足以让一流设计师穷尽脑汁。

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