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机器人
“变形金刚”机器人，可变换形态执行不同任务
从长翅膀的蝴蝶，到会蜕壳的寄生蟹，很多动物为了生存，都会长出一层外壳。人类不会出现动物的这种变形现象，但人类设计创造了具有类似适应性的功能装置，其中就包括机器人。
电影《变形金刚》中的机器人能飞天遁地，但实际上，目前的机器人还很不灵活。他们的配件一般都是固定的，每个零件只能用于单一用途，很难执行多种复杂任务。
麻省理工学院计算机科学人工智能实验室的研究员们希望改变这种状况，他们研发了一个新型变形机器人，具有不同凡响的功能，它能穿戴不同的外设，以执行不同的任务。
被命名为“原型（Primer）”的新型立方体形状的机器人可在磁力控制下完成行走、翻滚、巡航以及滑动等动作。“原型”机器人能够通过穿戴不同的外骨骼来完成这些动作，这些外骨骼是塑料片材通过加热形成特定形状制成的。“原型”机器人在完成任务之后，泡到水中洗个澡，外骨骼就会自己溶解。
“我们非常希望机器人能够帮我们完成一些工作，但每项特定工作都要使用不同的机器人，这样效率很低。”计算机科学人工智能实验室主任、项目负责人丹妮拉·鲁斯说，“昆虫的变形现象给我们带来了灵感，我们让机器人在不同的情况下安装不同的配件，对单个机器人的能力进行扩展，使之可以完成多种任务。”
各型号的“原型”机器人具有很多不同优势。例如，轮式机器人的移动速度比步行机器人快两倍，具有漂浮能力的船式机器人能够运载比其自身重两倍的物体，滑行机器人具有长距离移动能力，可用于机器人部署或环境调整等任务。
“原型”机器人能够像俄罗斯套娃一样，一次就穿戴多个外部设备。先穿上外骨骼变成步行机器人，然后再接上一个更大的外骨骼，使其能够搬着物体，且以更快的速度移动。在穿戴第二套外骨骼时，步行机器人只需走到毯状片材上，材料的四个自收缩手臂会将机器人包裹起来。
“将来的空间探测计划中，向火星基地发射一个机器人，外加一系列外骨骼就行了。”研究人员李曙光（音，Shuguang Li）说：“通过装备不同的外设，机器人可以完成不同的任务。”
麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室主任鲁斯及纽约大学微机器人研究组的宫下修平共同领导了本次研究。研究的共同作者还包括，李曙光，史蒂文·古特朗。《科学·机器人》期刊于9月27日报道了该研究工作。
变形机器人
鲁斯领导的研究团队以前就开展过很多项目，“原型”机器人是在这些项目的基础上研发出来的，其中包括，可以自行组装为不同形状的磁力积木、可使用塑料片材精确定制的厘米微机器人。
目前已经研发了大型尺寸的多功能变形机器人，小尺寸的研发工作还存在很多困难。
“本次研究成果比以前的工作有了很大的进步，研究人员展示了一种新的架构，能够同时具备5种不同的功能。”多伦多大学机械工程学助理教授、微机器人专家埃里克·迪勒说：“以前最多能同时具备两个功能。”迪勒未参与本次研究。
研究团队展示了这种新型机器人的很多潜在用途，只需快速改变外设，机器人即可进行多种不同的活动。例如，需要将设备运过河流。这种机器人可以穿戴多种外骨骼，一边航行，一边搬运。
“这种机器人制造方法的灵感来自于手工折纸，它能够确保机器人组件通用、易用且可重复使用。”麻省理工学院电机工程与计算机科学安德鲁与厄纳·维特尔比讲座教授丹妮拉·鲁斯说。讲座教授是英美国家大学颁发授予全职教学人员中拥有崇高学术地位或重大研究成就的教席名衔。虽然在各大学规定不同，但作为荣誉性质的名衔，讲座教授常可不受一般教授授课时数以及退休年龄的限制，是一所高等大学具有最高学术地位的学者。
外骨骼的设计时间只需数小时，加热数秒即可成形，这种方法可用于快速制造机器人。“我想，将来的微工厂中将会广泛使用这种设备，单个的微机器人可通过预先制备的部件及工具，按照需求完成很多复杂的工作。”迪勒说。
在下一步工作中，研究团队将尝试更多的机器人功能，如涉水、挖沙、颜色伪装等。古特朗认为，将来会出现机器人社区，可通过3D打印生产机器人配件，打印方式同爱好者们在全球最大免费3D打印网站“Thingiverse”上分享的内容基本一致。
“或许我们将可以定制不同手臂、不同附件的各类机器人。”鲁斯说：“只需升级个别配件，即可实现不同功能，不用再进行不必要的机器人整体升级。”
文章来源：https://techxplore.com/news/2017-09-shape-shifting-device-glide-recyclable-exoskeletons.html
最后更新：2017-10-08 09:33:37