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这款机器人可穿不同外骨骼 能上天能入地能走能滚

更新时间:2017-09-30      作者:志盟培训       阅读:85

据MIT News报道,从蝴蝶的翅膀到寄居蟹的寄壳,许多动物必须适应它们的外部特征才能生存下去。虽然人类不会经历这种蜕变,但我们通常会尝试创造具有类似适应性功能的物体,包括我们的机器人。尽管你可能在电影中看到过“变形金刚”的神奇,但是当前现实中的机器人仍然相当不灵活。它们的每个部位都有固定结构,并有着明确的作用,这使得它们很难执行多项任务。

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图:这种被称为“Primer”的新式立方形机器人可以通过磁铁控制,使其可以行走、滚动、在水上航行或在空中滑翔。它通过穿上不同的外骨骼来执行这些动作,这些外骨骼都是塑料薄片,加热时可以折叠成特定的形状。当Primer完成任务后,它就可以将自己浸泡在水里,通过溶解来摆脱自己的外骨骼“皮肤”。

麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)的研究人员正打算用一种新型的变形机器人来改变这种现状,它堪称是一个超级英雄,可以用不同的“装备”来改变自己,让它可以执行各种不同的任务。这个被称为“Primer”的立方形机器人可以通过磁铁控制,使它可以行走、滚动、在水中航行或在空中滑翔。它通过穿不同的外骨骼来执行这些动作,这些外骨骼都是塑料薄片,加热时可以折叠成特定的形状。当Primer完成任务后,它就可以将自己浸泡在水里,通过溶解外骨骼来摆脱自己的“皮肤”。

CSAIL主任兼该项目首席研究院丹妮拉·鲁斯(Daniela Rus)表示:“如果我们希望机器人帮助我们做事,而每个机器人只能执行一项任务,这样的效率显然非常低。通过这种‘变形’,我们可以在不同的情况下使用不同的“配件”来扩展单个机器人的功能。”Primer的各种形式有各种各样的优点。例如,“车轮机器人”有轮子,它的移动速度是“步行机器人”的两倍。“船型机器人”可以漂浮在水面上,并承受自身体重2倍的重量。“滑翔机器人”可以跨越更远的距离,这对于部署机器人或切换环境非常有用。

Primer甚至可以同时穿上多套“装备”,就像俄罗斯的套娃那样。它可以添加外骨骼成为“行走机器人”,然后外面再套上更大的外骨骼,使其能够携带更多物体,以每秒钟移动两个身长的速度移动。为了穿上第二种外骨骼,“行走机器人”在床单上行走,然后用它的四个自折叠的手臂将机器人包裹起来。研究人员李曙光(Shuguang Li)表示:“想象一下未来的太空探索应用,你可以把携带不同外骨骼的机器人发送到火星上,机器人可以通过穿着不同的装备来完成不同的任务。”

这个项目由鲁斯和前CSAIL博士后、纽约大学Microrobotics Group主任宫下修平(Shuhei Miyashita)领导。他们的合著者还包括李曙光、研究生史蒂夫·古特朗(Steve Guitron)。Primer的基础来自于罗斯团队此前的几个项目,包括可以将自己组装成不同形状和厘米长度微型机器人的磁块,这些机器人可以精确地定制塑料片外骨骼。

虽然这种可以改变形状或功能的机器人可以开发出更大的型号,但在更小的尺度上建造这样的结构通常是困难的。多伦多大学机械工程助理教授、微型机器人专家埃里克·迪勒(Eric Diller)说:“这项工作代表了作者之前的研究成果,他们现在已经展示了一种可以创造5种不同功能的方案。以前的工作最多只能在两个功能之间进行切换,比如打开或关闭形状。”

麻省理工学院的研究团队概述了这款机器人的许多潜在应用,通过快速换装它们就能完成多个动作。举例来说,佩戴多款外骨骼的单体机器人可以穿过小溪,然后在另一侧携带物体。麻省理工学院电子工程和计算机科学系教授安德鲁(Andrew)和厄尔娜·维特比(Erna Viterbi)教授说:“我们的方法表明,这种类似折纸手工的制造方法使我们能够拥有通用的、可访问的、可重复使用的机器人组件。”

只需要几个小时的时间设计和几秒钟的加热,这种外骨骼就可以折叠成所需要的形状,这表明了一种快速制造机器人的新方法。迪勒称:“我可以想象像这样的设备在‘微工厂’中使用,预制的部件和工具可以让单个微型机器人按照要求完成许多复杂的任务。下一步,该团队计划为机器人开发更广泛的能力,从涉水到在沙地上挖洞,再到隐藏颜色等。

古特朗畅想了一个未来的机器人社区,它共享零部件的开源设计,就像3d打印爱好者们在诸如Thingiverse这样的网站上交换想法。鲁斯说:“我可以想象,将来可以用不同的手臂和附件来定制机器人。当你可以通过更新某个部件添加新功能时,为什么要重新设计整个机器人呢?”这个项目在一定程度上得到了国家科学基金会的支持。

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