机器人自己造自己,像搭积木一样轻松 | MIT

新闻 2022-11-29 alex
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机器人“套娃”真的来了

Alex 发自 凹非寺

非常AI | 公众号 QbitAI

What,机器人都已经进化到能自己造自己了?!

麻省理工(MIT)的研究人员脑洞大开,于是有了这番情景:

机器人1号忙前忙后,一边挑选零件,一边自主组装。

不一会儿后,一模一样的机器人2号就地诞生!

还没完,机器人2号刚来到这个世界,立刻就能和1号那样灵活运动,然后它还给自己“戴上”2个饰品,哦不,配件。

好家伙,这算是机器人“套娃”吗???

MIT的研究者指出:

这种机器人除了能克隆自己外,还能分层搭建出更大的机器人。

按此思路,以后造大型建筑或大型机械设备时,或许可以让小模块像搭积木似的一步步构造,不用再在旁边弄个巨型机床之类的了。

这样能大大提高建造效率!

相关研究论文已登上了Nature子刊Communications Engineering。

神奇的“智能”模块

从前文的动图中不难看出,这种机器人能如此快速地克隆自己,主要得益于它的一块块“零件”,研究者称之为Voxel

Voxel一词是体积像素(Volume Pixel)的简称,我们可以简单把它理解为模块。

至于模块为什么会长成这样,研究者称,灵感来源于晶格,也就是原子在晶体中排列规律的空间结构。

立方八面体的结构具有低密度以及高刚度的优势,还方便搭建和拆卸。

这些模块除了有机械结构之外,还有智能控制系统。

模块内部搭载了电池,还有中央处理器和执行器等,让其可以灵活地动起来,还能自主导航。

而模块边沿则装有磁吸弹簧针连接器,两个模块只需要“贴贴”,就可以牢固地连在一起:

就算没有电线,每组面对面连接也能在10V电压下,传输8A的电流和50N的拉伸力。

不过仅靠运动还不够,机器人选取零件和搭载新机器人的过程还涉及抓取的动作。

所以研究团队还给机器人设计了“手腕儿”。

这个“关节”比其他模块更灵活,方便机器人“拿起”零件以及分层搭建。

接下来,机器人就可以有条不紊地克隆自己了。

幕后的集中控制程序

到这里,还有一个问题:机器人是如何抓取正确的模块,并按顺序拼出想要的新结构?

研究人员开发了一个集中控制程序

通过这个程序,机器人可以自我复制、离散化形状、规划移动路径,并合理分配任务。

首先,机器人的计算系统会根据给定目标形状,自动生成适合的构建序列。通过编译器,将输入的几何体离散成有序的分层构建块。

然后,系统还会分析出最佳组装顺序,来提高效率并防止过程混乱。

也就是说,机器人不仅能复制粘贴自己,还能分层搭出更大的机器人或者其他结构。

举个栗子~

如果现在要建造一个大圆锥,第一步需要人在集中控制程序处输入这个“施工目标”。

然后系统就会自动将这个形状拆分开,确定施工顺序,并确定施工队的组成,告诉第一个机器人还需要多少个小伙伴来完成任务。

然后,系统会发出指令,让第一个机器人以递归的方式造出自己的工友。

接着,系统还会分配任务,运用贪心算法找到最高效的施工路径,避免一群机器人发生碰撞。

分层算法则用来分解施工步骤,小机器人制造组件,大机器人则负责将做好的组件搭起来。

不过,研究者也指出,在实操过程中,部件还不够灵活(开头的动图是模拟环境中的样子),目前他们正在研究开发更强大、灵敏的连接器。

研究者简介

研究人员来自MIT的比特与原子研究中心以及美国陆军研究实验室。

论文一作兼通讯作者Amira Abdel-Rahman,现为MIT在读博士研究生,硕士毕业于哈佛大学技术设计研究专业。

她的主要研究方向为,利用计算机来分析制造过程和制造系统。

系统整体构思的设计者为Neil Gershenfeld教授,现为MIT比特和原子研究中心主任,他也是美国物理学会会员。

MIT比特和原子研究中心,目前正在致力于打破计算机科学和经典物理学之间界限,探索如何把数据和硬件更好地结合联动。

论文地址:
https://www.nature.com/articles/s44172-022-00034-3
参考链接:
https://techcrunch.com/2022/11/22/researchers-are-building-robots-that-can-build-themselves/

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