MIT 媒體實驗室玩出更多花樣的鏈式模塊化機器人

MIT 媒體實驗室玩出更多花樣的鏈式模塊化機器人

導語：MIT 對蛇形機器人做了升級，開發出高度模塊化、功能更靈活的鏈式機器人。

如今，機器人的各個組件——傳感器、計算機、作動器（actuator）、電池等等，在不斷縮小體積的同時提高效率。設計小巧的機器人，不一定需要在功能上做太多妥協。但是，日常機器人仍然要有一個體積的下限——以便與人交互，在為人類體型設計的環境下工作。開發者們能通過設計模塊化機器人，充分利用更小巧的零部件的優點。換句話說，設計出小巧的模塊化機器人，利用他們的組合搭配，變成各種用途的大型機器人。

某種程度上，這種模塊化開發機器人的方式比傳統方式更難，甚至是指數級的難度增長。如果開發單個機器人已經夠復雜，研發 n 個機器人之間的組合的復雜度，可能是前者的 n 次方。但是，只要開發者能解決關鍵的交流和協作問題，模組化機器人系統會帶來巨大的好處——根據應用場景改變機器人的大小、組合方式，并且修理和拆裝會變得極度簡單。

麻省理工（MIT）最新的的鏈式機器人“ChainFORM”就是模組化思路的結晶。它是之前 MIT 開發的蛇形機器人的升級版本，該機器人第一次把模塊化設計帶入他們的機器人系統，你可以根據需要，截下任意一段機器人，對它們重新組合，做各種有意思的事。

和鏈式機器人做簡單的互動

坐姿矯正裝置

鏈式機器人通過燈光動作控制面具表情

MIT 媒體實驗室把鏈式機器人稱為“可變形界面”，這是由于開發者隸屬“有形媒體組”。如果他們來自“機器人組”，一定不會取這么文藝的名字，而是類似“能閃光的可拆卸模組化蛇形機器人”的技術宅命名。每一個鏈式模組，都在多面搭載了觸摸傳感器、角度傳感器、閃光裝置和一個基于伺服電動機的作動器。

最困難的地方是交流架構：MIT 發明出了能自動檢測出有多少模組、每個模組之間是如何連接的系統，并且保留了實時輸入、輸出功能。由于在任何時刻，每個模組的相對位置和方向都是可知的，你可以用它們做一些很酷的事：比如開發一個動態組裝的顯示器，即便在改變模組形狀的時候仍然能夠正常工作（或者自動改變工作模式）。

鏈式機器人對觸感的識別

嚴格來講，這個鏈式機器人還不是真正意義的全模組——每個模塊尚不能夠獨立運作。它們需要被一根電線串聯在一起供電。對于整體的操控，有一塊通過 USB 和計算機交流的獨立控制主板。目前，由于連接裝置的電阻，使用一根供電線限制了能夠連接模組數量：研究人員最多只能連接 21 塊模組，除非在鏈式機器人另一頭再加上一根電線。

即便如此，這些模組的物理力量還是很大的——每個模組能施展出 0.8 kg/cm 的扭矩，對于推拉小東西已經夠用了。它們推不動人的四肢，但是你能感覺到它們在用力。對于一些觸感反饋應用，這已經足夠了（未來集成鏈式機器人的 VR 觸感裝置？）。另外，它們能夠支持自身的大部分重量（能夠像蛇一樣上半身立起）

鏈式機器人手部外骨骼演示

正對鏈式機器人進行功能升級的研究人員們表示，它的使用價值有很大提升潛力。下一步，他們想要實現：

在模組的每個面裝上高清顯示屏；

開發更多的關節連接方式，以連接不同模組；

把每個模組進一步分解，拆為不同相連部件的設計；

實現模組的自我組裝，有些模組化機器人已經做到這點。

研究人員還在討論添加不同的傳感器模組和作動器模組，這能提高整個系統的功能，同時不會增加單個模組的復雜性。但這同時意味著，鏈式機器人會成為一個由多種模組組成的系統，不再是極簡主義的、一塊塊相同“鏈條”組成的“鏈式機器人”。