MIT 媒体实验室玩出更多花样的链式模块化机器人

MIT 媒体实验室玩出更多花样的链式模块化机器人

导语：MIT 对蛇形机器人做了升级，开发出高度模块化、功能更灵活的链式机器人。

如今，机器人的各个组件——传感器、计算机、作动器（actuator）、电池等等，在不断缩小体积的同时提高效率。设计小巧的机器人，不一定需要在功能上做太多妥协。但是，日常机器人仍然要有一个体积的下限——以便与人交互，在为人类体型设计的环境下工作。开发者们能通过设计模块化机器人，充分利用更小巧的零部件的优点。换句话说，设计出小巧的模块化机器人，利用他们的组合搭配，变成各种用途的大型机器人。

某种程度上，这种模块化开发机器人的方式比传统方式更难，甚至是指数级的难度增长。如果开发单个机器人已经够复杂，研发 n 个机器人之间的组合的复杂度，可能是前者的 n 次方。但是，只要开发者能解决关键的交流和协作问题，模组化机器人系统会带来巨大的好处——根据应用场景改变机器人的大小、组合方式，并且修理和拆装会变得极度简单。

麻省理工（MIT）最新的的链式机器人“ChainFORM”就是模组化思路的结晶。它是之前 MIT 开发的蛇形机器人的升级版本，该机器人第一次把模块化设计带入他们的机器人系统，你可以根据需要，截下任意一段机器人，对它们重新组合，做各种有意思的事。

和链式机器人做简单的互动

坐姿矫正装置

链式机器人通过灯光动作控制面具表情

MIT 媒体实验室把链式机器人称为“可变形界面”，这是由于开发者隶属“有形媒体组”。如果他们来自“机器人组”，一定不会取这么文艺的名字，而是类似“能闪光的可拆卸模组化蛇形机器人”的技术宅命名。每一个链式模组，都在多面搭载了触摸传感器、角度传感器、闪光装置和一个基于伺服电动机的作动器。

最困难的地方是交流架构：MIT 发明出了能自动检测出有多少模组、每个模组之间是如何连接的系统，并且保留了实时输入、输出功能。由于在任何时刻，每个模组的相对位置和方向都是可知的，你可以用它们做一些很酷的事：比如开发一个动态组装的显示器，即便在改变模组形状的时候仍然能够正常工作（或者自动改变工作模式）。

链式机器人对触感的识别

严格来讲，这个链式机器人还不是真正意义的全模组——每个模块尚不能够独立运作。它们需要被一根电线串联在一起供电。对于整体的操控，有一块通过 USB 和计算机交流的独立控制主板。目前，由于连接装置的电阻，使用一根供电线限制了能够连接模组数量：研究人员最多只能连接 21 块模组，除非在链式机器人另一头再加上一根电线。

即便如此，这些模组的物理力量还是很大的——每个模组能施展出 0.8 kg/cm 的扭矩，对于推拉小东西已经够用了。它们推不动人的四肢，但是你能感觉到它们在用力。对于一些触感反馈应用，这已经足够了（未来集成链式机器人的 VR 触感装置？）。另外，它们能够支持自身的大部分重量（能够像蛇一样上半身立起）

链式机器人手部外骨骼演示

正对链式机器人进行功能升级的研究人员们表示，它的使用价值有很大提升潜力。下一步，他们想要实现：

在模组的每个面装上高清显示屏；

开发更多的关节连接方式，以连接不同模组；

把每个模组进一步分解，拆为不同相连部件的设计；

实现模组的自我组装，有些模组化机器人已经做到这点。

研究人员还在讨论添加不同的传感器模组和作动器模组，这能提高整个系统的功能，同时不会增加单个模组的复杂性。但这同时意味着，链式机器人会成为一个由多种模组组成的系统，不再是极简主义的、一块块相同“链条”组成的“链式机器人”。