自我转换机器人块可以移动和识别彼此

成群的简单、相互作用的机器人有可能解锁隐形能力，完成复杂的任务。然而，让这些机器人拥有蜂箱般的协调思维一直具有挑战性。为了改变这一现状，麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)的一个团队提出了一个令人惊讶的简单方案:可以自我组装的机器人立方体，它们可以相互爬上爬下，在空中跳跃，在地面上滚动。

这些机器人可以通过每块面上的类似条形码的系统相互“交流”，这样模块就可以互相识别。由16块积木组成的自动车队现在可以完成简单的任务或行为，比如排成一行、跟随箭头或跟踪灯。

在每个模块化的“M-Block”内部都有一个飞轮，每分钟转动20000转，当飞轮刹车时利用角动量。在每个边缘和每个面都有永久磁铁，可以让任何两个立方体相互连接。

该团队设想了在灾害响应和救济方面的强大应用。想象一下一座燃烧的建筑，楼梯消失了。在未来，你可以简单地把m - block扔在地上，看着它们建造一个临时楼梯，爬上屋顶或下到地下室去营救受害者。

“M代表运动、磁铁和魔法，”麻省理工学院教授、CSAIL主任丹妮拉·罗斯说。“‘运动’，因为立方体可以通过跳跃来移动。“磁铁”，因为这些立方体可以通过磁铁连接到其他立方体，一旦连接起来，它们就可以一起移动并连接到一起组装结构。‘魔法’，因为我们看不到任何移动的部件，而这个立方体似乎是由魔法驱动的。”

除了救灾，研究人员还设想将这些区块用于游戏、制造业和医疗保健等领域。

CSAIL博士生John Romanishin说:“我们的方法的独特之处在于它便宜、强大，而且可能更容易扩展到一百万个模块。”“M-Blocks可以以一般的方式移动。其他机器人系统有更复杂的运动机制，需要很多步骤，但我们的系统更具可扩展性和成本效益。”

以前的模块化机器人系统通常使用带有小型机械臂(称为外部执行器)的单元模块来解决运动问题。即使是最简单的动作，这些系统也需要大量的协调，一个跳跃或跳需要多个命令。

在通信方面，其他的尝试包括使用红外光或无线电波，这可能很快就会变得笨拙:如果在一个小范围内有很多机器人，它们都试图相互发送信号，这就打开了一个充满冲突和混乱的混乱通道。

当一个系统使用无线电信号进行通信时，当一个小体积内有许多无线电时，信号就会相互干扰。

早在2013年，该团队就建立了M-Blocks的机制。他们利用所谓的“惯性力”创造了六面立方体。这意味着，不是使用移动的手臂来帮助连接结构，而是块内部有一个质量，它们“扔”在模块的一侧，这导致块旋转和移动。

每个模块放在六个面中的任何一个面上时，都可以向四个基本方向移动，从而产生24个不同的移动方向。没有小手臂和附属物伸出积木，它们更容易免受伤害，避免碰撞。

知道团队已经解决了物理障碍，关键的挑战仍然存在:如何使这些多维数据集通信并可靠地识别相邻模块的配置?

Romanishin提出了一种算法，旨在帮助机器人完成简单的任务或“行为”，这使他们想到了一种类似条形码的系统，机器人可以感知与它们连接的其他块的身份和面孔。

在一项实验中，研究小组让这些模块从一个随机结构变成一条线，然后观察这些模块是否能确定它们彼此连接的具体方式。如果它们不是，它们就必须选择一个方向，然后朝那个方向滚动，直到它们到达队列的末端。

从本质上讲，这些m - block使用彼此连接的配置来引导它们选择移动的运动——90%的m - block成功地排成了一条线。

该团队指出，制造电子设备非常具有挑战性，尤其是在试图将复杂的硬件装入如此小的包装时。为了使M-Block蜂群成为更大的现实，该团队希望越来越多的机器人能够制造更大的蜂群，具有更强的各种结构能力。

麻省理工学院

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-由克里斯·瓦夫拉编辑，制作编辑，控制工程， CFE传媒，cvavra@cfemedia.com．

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