麻省理工學院M-Blocks 2.0模塊化自拼裝的蜂群式交互機器人

麻省理工學院M-Blocks 2.0模塊化自拼裝的蜂群式交互機器人

2013年，麻省理工學院的研究人員首次展示了其自組裝的“M-Block”立方體機器人。它們能夠相互攀爬，在空中跳躍，翻越地面，甚至還可以從金屬表面倒吊下來移動。

每個立方體內部都有一個飛輪，其轉速可以達到每分鐘20,000轉。飛輪制動時，它將角動量傳遞給立方體。在立方體的每個邊緣以及每個面上，都巧妙地布置了永久磁鐵，該磁鐵允許任意兩個立方體相互連接。

近期，他們研發出新一代M-blocks機器人，不僅可以旋轉、跳躍和翻轉，還能夠識別彼此。

把一些簡單的可以互動的小型機器人拼接起來去完成某些復雜任務是可能的，但是，讓這些機器人實現像蜂巢那般完美的協調，仍然是一個障礙。

為了改變這種狀況，麻省理工學院計算機科學與人工智能實驗室（MIT CSAIL）的一個團隊提出了一個非常簡單的方案：讓機器人通過攀爬、翻滾和跳躍來實現自我組裝。

六年后，機器人可以彼此“交流”了，在立方體塊的每個面上都有類似條形碼的系統，可以幫助模塊相互識別。現在，由16個立方體塊組成的團隊可以完成簡單的任務或行為，例如形成一條直線，跟著箭頭走或追尋燈光。

   示例中，MIT 研究人員提出了一套基于 16 個 M-Blocks 機器人的方案。 每一個體的四面都可以移動，從而實現 24 種不同的組合。其體內裝有飛輪，可產生 20000-RPM 的動量。

“其獨特之處在于成本低廉、功能強大、且可輕松擴展到百萬個模塊。相比之下，其它機器人系統的運動機制要復雜得多，需要很多的步驟，而 M-Blocks 2.0 具有更高的可擴展性”

立方體機器人的原型及內部構件：飛輪（動力來源）被拔出。

創新構想：

以前組裝的機器人系統通常使用帶有小型機械臂的單元模塊來完成運動，這被稱為外部制動器。這些系統即使是完成最簡單的動作也需要大量命令的協調，例如一次簡單的跨越或跳躍都需要多個命令來協同完成。

在通信方面，有的學者嘗試讓機器人之間使用紅外光或無線電波進行通信，但很快就發現這種通信經常會失效，假設在一個小區域內有很多個機器人，并且它們都試圖互相發送信號，則相互之間就可能產生沖突和混亂。

當小體積的無線電設備很多時，使用無線電信號進行通信，信號就可能會相互干擾。

每個立方體塊放置在其他立方體塊六個面上的任何一個面上時，都可以沿四個基本方向移動，從而產生了24個不同的移動方向。因為立方體塊沒有伸出的小臂和附屬物，所以它們很容易避免遭受損壞或碰撞。

解決了物理障礙后，來關注關鍵的挑戰：我們如何使這些立方體塊進行通信，并可靠地識別相鄰立方體塊的配置？

Romanishin提出了一種算法來幫助機器人完成簡單的任務或“行為”，這讓他們想到了一個類似條形碼的系統，在這個系統中，機器人可以感知它們所連接的其他立方體塊的身份和面孔。

該團隊指出，構建電子設備非常具有挑戰性，尤其是在試圖將復雜的硬件安裝到如此小的一個立方體時。為了使M-Block集群更好地實現，該團隊希望未來越來越多的機器人能夠制造更大的集群，并為各種形狀提供更強的能力。

目前該項目已經得到了美國國家科學基金會(National Science Foundation)和亞馬遜機器人(Amazon Robotics)的部分支持。

未來應用場景：

研究人員預想它們將用于檢查、游戲、制造業、醫療保健甚至災難響應等行業。

MIT News所指的災難響應場景可能是這樣的：想象一下一座燃燒的建筑物，其樓梯已經消失了。將來，您可以設想將M-Blocks簡單地扔在地上，看著它們砌出臨時樓梯，以爬上屋頂或進入地下室以營救受害者。