AI+3D打印，让朽木也能变身跑酷机器人

AI+3D打印，让朽木也能变身跑酷机器人

近日，东京大学和日本AI创企Preferred Networks的研发人员制作了一种使用树枝制作的机器人。

他们将野外捡回的树枝称重，并进行3D扫描后，将这些树枝用3D打印的连接器与伺服舵机相连，成为树枝机器人。

由于材料的特殊性，树枝机器人不能通过计算机编程学会前进，只能通过运动算法自主学习，通过不断试错学会移动。

一、树枝机器人如何学会移动

研发人员首先从野外捡回一些形状相对规则的树枝，将这些树枝称重，并进行3D扫描，然后将扫描过的树枝与通用的伺服舵机连接起来，制作成构造简单的机器人。

树枝的形状是不规则、不固定的，无法使用手动编程进行学习，只能通过自主学习不断试错学会如何前进。

树枝机器人通过自主学习，选择前进方式，比如，哪个分支被当成腿，哪个分支被当成手臂。

最初，机器人还没能掌握用树枝走路的要领，努力地试图迈出腿，却只是在原地打颤。

但经过一段时间的熟悉后，机器人终于能够进行一定距离的位移，虽然向前翻滚和支撑起身的动作显得有些笨拙，但它已经逐渐掌握了使用这幅身体的技巧。

在耗时几个小时，拥有大概几十万步的训练之后，机器人基本上能够流畅地向前行走了，那两条不规则的树枝也不再是累赘，而是机器人使用得得心应手的双腿。

将已经训练完成的模型数值套用到实际的机器人上，机器人就能够像模拟器中所展现的一样向前行走，虽然看起来一瘸一拐的，但也还算是比较顺畅。

由于材料的特殊性，树枝机器人在学习过程中很可能被磨损，研究人员为了让机器人不受到磨损，设置了奖惩机制，机器人成功移动较远距离时，会得到奖励，相反，当机器人运动出错或缠绕住电线时，就会受到惩罚。

机器人设计是一个非常繁琐的过程，需要设计者绞尽脑汁地思考并用心维护。

所以，这通常要求设计者必须清楚自己想要机器人做哪些事情以及如何使机器人做到这些。

想清楚之后，设计者才开始构建机器人原型，发现设计中的所有问题，提出一些与众不同的改进方案以实现更佳的性能，并在时间/金钱耗尽之前重复这一过程。

然而，如果你对自己设计的机器人期望不高的话，其实它也没那么复杂。

二、树枝机器人或将有更广泛的应用

Referred Networks的研发人员表示，他们一直在寻找使用常用材料制作机器人的可能，去年12月举行的NeurIPS研讨会上，他们就发表了关于使用树枝制作机器人的论文。

研发人员认为，虽然目前这种尝试还不适用于大多数应用，但利用更便于取得的材料构建移动机器人，将是机器人创新的新挑战。

Preferred Networks的研发人员说：“通过机器人的自主学习得到反馈，不断进行调优，这种特殊材料机器人也将有更广泛的应用场景。”

在虚拟环境中学习行走的机器人

总的来说，这种策略未必能用到多数应用中，但可以推测，这种机器人在某种程度上可能更加实用。

这项研究使人相信，随便从地上抓起什么东西（加上一些伺服器和一两个传感器）就能够搭建一个移动机器人。

由此可见，你也可以通过基于传感器的试错、反馈从头开始搭建自己的物理机器人，因为已经有机器人平台做了类似的事情。

三、机器人制作成本或将大幅下降

这款「树枝机器人」由 Arduino Mega 控制，由 Kondo KRS-2572HV 伺服电机驱动，配有单独的驱动器和电源。

在设计上，这种用常见材料做出的机器人可能并不会像传统机器人那样具有非凡的性能，所以它们仅能在特定环境中发挥作用。好的一点在于不用担心输运结构材料的问题了，就像使用泛化硬件集就能创建多样性设计一样。同时，利用一些常见材料来搭建机器人意味着，你可以轻易地对自己组装的任何东西进行改装，即使你需要重新训练它移动。

目前，该机器人似乎还只能在实验室的光滑路面上行走，「放生」还为时过早。

在野外被杂草缠住、动弹不得的机器人

东京大学和 Preferred Networks的研发人员，利用生活中的常见材料，和简单的部件构建机器人，为其开发运动算法进行自主学习，制作出了可移动的机器人。

目前，这类机器人还没有更多的功能，只能完成简单的移动任务。但使用便于取得的材料制作机器人，对机器人研发来说，是一个新的尝试。机器人制作成本将可能大幅下降，也能使机器人变得更容易组装和修复。