编译丨Ailleurs
编纂丨陈彩娴
若是你想将一多量机器人送入太空，那么你面对两种选择：一是选择全尺寸的、形态各别的机器人，二是选择微型模块化机器人ai机器人 。显然，后者是更优选。如片子《超能陆战队》(Big Hero 6)中大反派所利用的微型磁力机器人就是一种模块化机器人，它们在自组拆和重构方面的才能尤有前景。
图注：片子《超能陆战队》中的微型模块化机器人（图源：cg99.CN）
30多年来，机器人专家不断在逃求模块化的自重构机器人那一愿景ai机器人 。那种机器人在适应性、可扩展性和鲁棒性方面具有显著优势，其应用范畴涵盖太空摸索、可重构情况、搜刮救援以及形变的用户界面。然而，虽然人们雄心壮志地希望实现快速、可靠的摆设，将模块化机器人扩展到那些重要范畴，但迄今为行造造出来的模块化机器人仍面对着可扩展性较差的庞大挑战。
大量体积庞大、复杂且高贵的机械部件难免显得鸠拙，障碍了其小型化和可扩展性的开展ai机器人 。尤其是在太空摸索中，在轨道上建造物体颇具挑战性，很可能投入和产出不成反比。再者，宇航员在国际空间站的生活情况十分狭小，不能不将空间站的家具像俄罗斯方块一样以更佳朝向紧凑放置，因而小型化手艺十分重要，它能够为宇航员供给更多的灵活空间，也可降低火箭有效载荷成本。因而，我们迫切需要在数量上和尺寸上都更具可扩展性的架构。
近日，麻省理工学院计算机科学与人工智能尝试室 (CSAIL) 的一项研究操纵电磁处理了可重构机器人在造价和尺寸方面的问题ai机器人 。
研究团队从片子《超能陆战队》中罗致部门灵感，缔造了一种能够通过摆列组合组拆成复杂外形的立方体形机器人ai机器人 。他们将小型、易于造造且价格低廉的电磁铁嵌入立方体的边沿，而非将粗笨高贵的施行器塞进单个模块中。那些电磁体之间的彼此排挤和吸引感化，使得机器人可以相互扭转和挪动，并敏捷改动外形。
那种立方体机器人被定名为“ElectroVoxels”，单个边长约为 60 毫米，磁铁由用铜线包裹的铁氧体磁芯（它们看起来像黑色的小管子）构成ai机器人 。每个立方体内部都有微型印刷电路板和电子器件，能将电流输送到准确标的目的的电磁铁上。造做一个立方体只需一个多小时，总成本仅为 60 美分。
传统铰链需要在两个元件之间停止机械毗连，而ElectroVoxels与此差别，它是完全无线的，不需要专门的物理机造，能够在任何电磁铁对之间动态地构成，那使得大型系统的维护和造造变得愈加容易ai机器人 。
ElectroVoxels 是一种可利用电磁体停止重构的机器人立方体ai机器人 。它不需要电机或推进剂来挪动，而且能够在微重力情况下运行那么如许一堆模块是若何交互的呢？为了更好地可视化，科学家们利用了一种软件规划器来对重构那一过程停止可视化并计算底层的电磁分配。用户只需要点击几下，即可操做多达1000个立方体，或者利用预定义的脚原来对多个持续扭转停止编码。如许一种系统能够让用户在合理范畴内随心玩转模块，好比你能够改动其速度，突显磁铁，以及将需要的动做显示出来以制止碰碰。你还能够如魔术师一般变更模块的外形，让它们可以在某一时刻呈现为一把椅子，随即又变成一张沙发。
图注：立方体从椅子重构为桌子、沙发
那些成本廉价的小模块尤其合适微重力情况ai机器人 。因为在那种情况下，任何你想要发射到轨道上的构造都需要安拆在发射火箭内。在气浮台长进行初步测试后，研究者停止了微重力飞翔测试，借助更好的空间摸索东西如无推进剂重构或改动航天器惯性特征，ElextroVoxels发现了实正的失重形态。
无推进剂驱动的益处在于，我们无需再为重构发射额外的燃料，从而处理了发射量量和体积方面的许多挑战ai机器人 。据此，我们能够等待，那种可重构办法可以协助将来各类各样的太空摸索工做，好比在屡次发射中加强和替代空间构造，操纵临时构造来协助航天器查抄和航天员工做，以及运用将来迭代出的立方体做为自分拣存储容器。
欧洲航天局高级概念团队（ACT）负责人Dario Izzo谈道：
“ElectroVoxels展现了若何设想一个完全可重构的系统，并给我们科学界提出了一个需要处理的挑战，即若何在太空轨道上拥有一个功用齐备的模块化机器人系统ai机器人 。那项研究示范了电磁驱动的扭转立方体在建造、操做和维护方面的便利性，实现了一个灵敏、模块化且可重构的系统，那在将来摸索使命中会给智能组件的设想带来灵感。”
就像平均的俄罗斯方块一样，立方块要想挪动，就必需遵照一个序列ai机器人 。一个极化序列（polarization sequence）包罗三个步调：发射、挪动、捕获，每个阶段都别离有一个行进的立法体（用于挪动）、一个起点（行进的立方体停止发射的处所）和一个目标地（捕捉行进的立方体）。该软件的用户能够指定哪一个立方体在哪一标的目的长进行扭转，而算法会主动计算出所需的电磁分配的挨次和地址（排挤、吸引或封闭）。在将来，模块化机器人的应用场景将从太空转向空中。那将需要对电磁铁停止更详细的建模和优化，以便在地球的重力情况中停止从头设置装备摆设。ElectroVoxels 仍存有不敷之处，如卡内基梅隆大学机器人研究所助理传授Zachary Manchester指出的（他没有参与那项研究），它在零重力情况之外会不起感化，虽然 ElectroVoxels 已经在抛物线飞翔的测试中表白能够模仿微重力。但它们在空中上很难聚集足够的力停止盘旋。
研究团队希望可以使立方体足够巩固以抵御地球引力，如斯，那些机器人将会缓解外太空的倒霉生活前提，允许人们在空中上成立大规模、可重构的操做ai机器人 。该研究论文的次要做者、麻省理工学院的博士生Martin Nisser暗示：
“在建造大型复杂构造时，你必定不希望遭到组拆人员的可用性和专业常识、运输东西的大小或组拆场地的倒霉情况前提的限造ai机器人 。固然相关公理在地球上是成立的，但在太空中建造工具时会变得异常复杂。若是你能用简单的、同量的模块来组拆构造，那么就能够消弭良多类似问题。因而，虽然太空情况具有显著的潜在益处，但矛盾的是，微重力供给的有利动力使得此中一些问题现实上也更容易处理——在太空中，即便是细小的力也能让让大的物体停止挪动。通过应用那项手艺来处理太空中的短期现实问题，我们有望孵化出将来在空中上也可利用的手艺。”
ElectroVoxels 并不是一个单一用处的机器人，小型的模块能够组合在一路，构建具有各类功用和类型的构造ai机器人 。体积虽小，却可在太空摸索方面阐扬相当大的感化。参考来源：
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