「變形金剛」機器人，可變換形態執行不同任務

從長翅膀的蝴蝶，到會蛻殼的寄生蟹，很多動物為了生存，都會長出一層外殼。人類不會出現動物的這種變形現象，但人類設計創造了具有類似適應性的功能裝置，其中就包括機器人。

電影《變形金剛》中的機器人能飛天遁地，但實際上，目前的機器人還很不靈活。他們的配件一般都是固定的，每個零件只能用於單一用途，很難執行多種複雜任務。

麻省理工學院計算機科學人工智慧實驗室的研究員們希望改變這種狀況，他們研發了一個新型變形機器人，具有不同凡響的功能，它能穿戴不同的外設，以執行不同的任務。

被命名為「原型（Primer）」的新型立方體形狀的機器人可在磁力控制下完成行走、翻滾、巡航以及滑動等動作。「原型」機器人能夠通過穿戴不同的外骨骼來完成這些動作，這些外骨骼是塑料片材通過加熱形成特定形狀製成的。「原型」機器人在完成任務之後，泡到水中洗個澡，外骨骼就會自己溶解。

「我們非常希望機器人能夠幫我們完成一些工作，但每項特定工作都要使用不同的機器人，這樣效率很低。」計算機科學人工智慧實驗室主任、項目負責人丹妮拉·魯斯說，「昆蟲的變形現象給我們帶來了靈感，我們讓機器人在不同的情況下安裝不同的配件，對單個機器人的能力進行擴展，使之可以完成多種任務。」

各型號的「原型」機器人具有很多不同優勢。例如，輪式機器人的移動速度比步行機器人快兩倍，具有漂浮能力的船式機器人能夠運載比其自身重兩倍的物體，滑行機器人具有長距離移動能力，可用於機器人部署或環境調整等任務。

「原型」機器人能夠像俄羅斯套娃一樣，一次就穿戴多個外部設備。先穿上外骨骼變成步行機器人，然後再接上一個更大的外骨骼，使其能夠搬著物體，且以更快的速度移動。在穿戴第二套外骨骼時，步行機器人只需走到毯狀片材上，材料的四個自收縮手臂會將機器人包裹起來。

「將來的空間探測計劃中，向火星基地發射一個機器人，外加一系列外骨骼就行了。」研究人員李曙光（音，Shuguang Li）說：「通過裝備不同的外設，機器人可以完成不同的任務。」

麻省理工學院計算機科學與人工智慧實驗室主任魯斯及紐約大學微機器人研究組的宮下修平共同領導了本次研究。研究的共同作者還包括，李曙光，史蒂文·古特朗。《科學·機器人》期刊於9月27日報道了該研究工作。

變形機器人

魯斯領導的研究團隊以前就開展過很多項目，「原型」機器人是在這些項目的基礎上研發出來的，其中包括，可以自行組裝為不同形狀的磁力積木、可使用塑料片材精確定製的厘米微機器人。

目前已經研發了大型尺寸的多功能變形機器人，小尺寸的研發工作還存在很多困難。

「本次研究成果比以前的工作有了很大的進步，研究人員展示了一種新的架構，能夠同時具備5種不同的功能。」多倫多大學機械工程學助理教授、微機器人專家埃里克·迪勒說：「以前最多能同時具備兩個功能。」迪勒未參與本次研究。

研究團隊展示了這種新型機器人的很多潛在用途，只需快速改變外設，機器人即可進行多種不同的活動。例如，需要將設備運過河流。這種機器人可以穿戴多種外骨骼，一邊航行，一邊搬運。

「這種機器人製造方法的靈感來自於手工摺紙，它能夠確保機器人組件通用、易用且可重複使用。」麻省理工學院電機工程與計算機科學安德魯與厄納·維特爾比講座教授丹妮拉·魯斯說。講座教授是英美國家大學頒發授予全職教學人員中擁有崇高學術地位或重大研究成就的教席名銜。雖然在各大學規定不同，但作為榮譽性質的名銜，講座教授常可不受一般教授授課時數以及退休年齡的限制，是一所高等大學具有最高學術地位的學者。

外骨骼的設計時間只需數小時，加熱數秒即可成形，這種方法可用於快速製造機器人。「我想，將來的微工廠中將會廣泛使用這種設備，單個的微機器人可通過預先製備的部件及工具，按照需求完成很多複雜的工作。」迪勒說。

在下一步工作中，研究團隊將嘗試更多的機器人功能，如涉水、挖沙、顏色偽裝等。古特朗認為，將來會出現機器人社區，可通過3D列印生產機器人配件，列印方式同愛好者們在全球最大免費3D列印網站「Thingiverse」上分享的內容基本一致。

「或許我們將可以定製不同手臂、不同附件的各類機器人。」魯斯說：「只需升級個別配件，即可實現不同功能，不用再進行不必要的機器人整體升級。」

文章來源：https://techxplore.com/news/2017-09-shape-shifting-device-glide-recyclable-exoskeletons.html

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