麻省理工学院M-Blocks 2.0模块化自拼装的蜂群式交互机器人

麻省理工学院M-Blocks 2.0模块化自拼装的蜂群式交互机器人

2013年，麻省理工学院的研究人员首次展示了其自组装的“M-Block”立方体机器人。它们能够相互攀爬，在空中跳跃，翻越地面，甚至还可以从金属表面倒吊下来移动。

每个立方体内部都有一个飞轮，其转速可以达到每分钟20,000转。飞轮制动时，它将角动量传递给立方体。在立方体的每个边缘以及每个面上，都巧妙地布置了永久磁铁，该磁铁允许任意两个立方体相互连接。

近期，他们研发出新一代M-blocks机器人，不仅可以旋转、跳跃和翻转，还能够识别彼此。

把一些简单的可以互动的小型机器人拼接起来去完成某些复杂任务是可能的，但是，让这些机器人实现像蜂巢那般完美的协调，仍然是一个障碍。

为了改变这种状况，麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室（MIT CSAIL）的一个团队提出了一个非常简单的方案：让机器人通过攀爬、翻滚和跳跃来实现自我组装。

六年后，机器人可以彼此“交流”了，在立方体块的每个面上都有类似条形码的系统，可以帮助模块相互识别。现在，由16个立方体块组成的团队可以完成简单的任务或行为，例如形成一条直线，跟着箭头走或追寻灯光。

   示例中，MIT 研究人员提出了一套基于 16 个 M-Blocks 机器人的方案。 每一个体的四面都可以移动，从而实现 24 种不同的组合。其体内装有飞轮，可产生 20000-RPM 的动量。

“其独特之处在于成本低廉、功能强大、且可轻松扩展到百万个模块。相比之下，其它机器人系统的运动机制要复杂得多，需要很多的步骤，而 M-Blocks 2.0 具有更高的可扩展性”

立方体机器人的原型及内部构件：飞轮（动力来源）被拔出。

创新构想：

以前组装的机器人系统通常使用带有小型机械臂的单元模块来完成运动，这被称为外部制动器。这些系统即使是完成最简单的动作也需要大量命令的协调，例如一次简单的跨越或跳跃都需要多个命令来协同完成。

在通信方面，有的学者尝试让机器人之间使用红外光或无线电波进行通信，但很快就发现这种通信经常会失效，假设在一个小区域内有很多个机器人，并且它们都试图互相发送信号，则相互之间就可能产生冲突和混乱。

当小体积的无线电设备很多时，使用无线电信号进行通信，信号就可能会相互干扰。

每个立方体块放置在其他立方体块六个面上的任何一个面上时，都可以沿四个基本方向移动，从而产生了24个不同的移动方向。因为立方体块没有伸出的小臂和附属物，所以它们很容易避免遭受损坏或碰撞。

解决了物理障碍后，来关注关键的挑战：我们如何使这些立方体块进行通信，并可靠地识别相邻立方体块的配置？

Romanishin提出了一种算法来帮助机器人完成简单的任务或“行为”，这让他们想到了一个类似条形码的系统，在这个系统中，机器人可以感知它们所连接的其他立方体块的身份和面孔。

该团队指出，构建电子设备非常具有挑战性，尤其是在试图将复杂的硬件安装到如此小的一个立方体时。为了使M-Block集群更好地实现，该团队希望未来越来越多的机器人能够制造更大的集群，并为各种形状提供更强的能力。

目前该项目已经得到了美国国家科学基金会(National Science Foundation)和亚马逊机器人(Amazon Robotics)的部分支持。

未来应用场景：

研究人员预想它们将用于检查、游戏、制造业、医疗保健甚至灾难响应等行业。

MIT News所指的灾难响应场景可能是这样的：想象一下一座燃烧的建筑物，其楼梯已经消失了。将来，您可以设想将M-Blocks简单地扔在地上，看着它们砌出临时楼梯，以爬上屋顶或进入地下室以营救受害者。