變形金剛成真：MIT機器人「變身術」，外骨骼讓機器人七十二變

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【AI WORLD 2017世界人工智慧大會倒計時26天】

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新智元編譯

來源：MIT

編輯：馬文，常佩琦

【新智元導讀】MIT計算機科學與人工智慧實驗室正在研發一種新型的變形機器人，不久的將來，「變形金剛」可能就會成為現實。據了解，這一機器人通過穿戴不同的外骨骼來執行動作和變形，這些外骨骼的初始形態是塑料材質的薄片，當加熱時可以摺疊成特定的形狀。更神奇的是，在完成任務後，它可以通過將自己浸泡在水裡來溶解外骨骼，從而脫下它的「皮膚」。

外骨骼是什麼，在機器人或者更廣泛的工業領域會有哪些應用？11月8日的AI World 2017世界人工智慧大會上，我們請到了外骨骼技術大師、加州伯克利大學機器人和人體工程學實驗室主任Homayoon Kazerooni 教授發表現場演講，他將在現場展示自己所研究的外骨骼設備和技術。

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CSAIL的變形機器人：可以用不同的「裝備」來改變自己的形狀

關於機器人，有一項較新的研究值得注意。

今日的機器人仍然是相當不靈活的。它們的每個部分通常都有著固定的結構，有一個確定好的功能，這使得它們不容易執行多種多樣的操作。

麻省理工學院計算機科學與人工智慧實驗室（CSAIL）的研究人員正在研發一種新型的變形機器人來改變這一現狀：它可以用不同的「裝備」來改變自己的形狀，從而可以執行不同的任務。

這個機器人被稱為「Primer」，通過磁鐵控制，它可以行走、滾動、浮游和滑翔。它通過穿戴不同的外骨骼來執行這些動作，這些外骨骼的初始形態是塑料材質的薄片，當加熱時可以摺疊成特定的形狀。Primer在完成任務後，可以通過將自己浸泡在水裡來溶解外骨骼，從而脫下它的「皮膚」。

CSAIL的主管、也是該項目的主要研究員 Daniela Rus 說：「如果我們想讓機器人幫我們做事，每個任務都需要不同的機器人，這是非常低效的。」他說：「通過這種由動物的變形啟發的方法，我們可以在不同的情況下為機器人提供不同的』配件』，從而擴展單個機器人的功能。」

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Primer的各種形態都有不同的優點。例如，「車輪型」有輪子，它的移動速度是「步行型」的兩倍。「船型」可以漂浮在水面上，能夠攜帶兩倍於自身重量的物品。「滑翔型」可以滑行更遠的距離，這對於部署機器人或切換不同的環境是很有用的。

Primer甚至可以同時穿多套「衣服」，就像俄羅斯套娃一樣。它可以添加一個外骨骼，變身為「步行型」機器人，然後再套上另一個更大的外骨骼，使其能夠攜帶物品，每秒鐘移動的距離是它身長的兩倍。

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MIT博士後Shuguang Li是該研究的共同作者之一，他說：「想像一下這種機器人未來在太空探索上的應用，你可以將一個機器人和許多外骨骼發送到火星上，機器人可以通過選擇穿上不同的外骨骼來完成不同的任務。」

該研究由Daniela Rus和Shuhei Miyashita共同領導，Miyashita曾在CSAIL攻讀博士後，現在是約克大學的微型機器人組的負責人。該研究的其他共同作者包括Shuguang Li 和 Steven Guitron，研究論文已發表在最新一期Science Robotics。

機器人變形：如果可以只更新機器人的某個部件，為什麼還要更換整個機器人呢

Primer 整合了Rus團隊此前研究的多種技術，包括可以自己組裝成不同形狀的磁鐵，以及可以精確定製塑料片外形的厘米長的微型機器人

雖然在更大尺寸的規模上改變機器人的形狀或功能已經實現，但在微型機器人上實現這樣的構造是相當困難的。

「這項工作在他們此前的研究基礎上更進了一步，他們現在能讓機器人實現5種不同的形態，」多倫多大學的機械工程助理教授、微型機器人專家 Eric Diller 說，以前的工作最多只能在兩種形態之間切換，比如「展開」或「收起」。

研究人員闡述了這類機器人的潛在應用，例如，假如需要運送一些物品跨過水流，一個具有多種外骨骼的機器人可以橫渡水流，然後在另一側裝載物品。

「我們的方法顯示，這種由摺紙啟發的可變形機器人使我們能夠擁有通用的、易得的和可重複使用的機器人組件。」Rus說。

這些外骨骼的設計只需要幾小時，加熱幾秒鐘後就可以摺疊成形，展現了一種快速製造機器人的新方法。

Diller說:「我可以想像類似這樣的設備被應用在』微型工廠』，其中，預製的組件和工具可以讓一個微型機器人完成許多複雜的任務。」

下一步，該團隊計劃探索讓機器人增加更多能力，例如在水上駕駛，在沙地上挖洞，甚至變成偽裝色。

「我可以想像有一天，我們可以定製機器人的各種手臂和組件，」Rus說，「如果可以只更新機器人的某個部件，為什麼還要更換整個機器人呢。」

Homayoon Kazerooni：外骨骼技術大師將亮相2017世界人工智慧大會

說到外骨骼，不能不提到加州伯克利機器人和人體工程學實驗室主任Homayoon Kazerooni 教授。

Homayoon Kazerooni 是加州大學伯克利分校機械工程學教授，伯克利分校機器人和人體工程學實驗室主任，擁有麻省理工學院博士學位和 30 多年的機械工程經驗，是機器人、控制學、外骨骼、人機系統和增強、生物工程、機電一體化設計、智能輔助裝置以及推進器領域的頂尖專家。

HULC 單兵外骨骼

目前 Kazerooni 博士的工作重點是下肢人機系統控制。在開發了 BLEEX，ExoHiker 和 ExoClimber 三種超輕負載外骨骼之後，他在伯克利的團隊創建了 HULC（Human Universal Load Carrier）。這是第一套電池驅動的下肢外骨骼，允許其用戶在不同的地形負載 200 磅的重量行進，而不會感覺疲憊不堪。

Kazerooni 博士還開發了幫助中風、脊髓損傷等患者的下肢外骨骼技術。他的醫學外骨骼 Ekso 已經成功地讓那些已經癱瘓的人以直立的姿態與正常人一起走路、站立。