2011年，麻省理工學(xué)院的一位名叫約翰·羅曼尼辛（John Romanishin）的學(xué)生向他的機(jī)器人學(xué)教授丹妮拉·魯斯（Daniela Rus）提出了一種模塊化機(jī)器人的新設(shè)計，她的老師說：“那不可能。”
兩年后，Rus向她的同事展示了康奈爾大學(xué)機(jī)器人研究員Hod Lipson的視頻，該視頻基于Romanishin的設(shè)計播放了原型機(jī)器人的視頻。利普森說：“那不可能。”
11月，Romanishin（現(xiàn)在是麻省理工學(xué)院計算機(jī)科學(xué)和人工智能實(shí)驗(yàn)室（CSAIL）的研究科學(xué)家）和博士后Kyle Gilpin將一勞永逸地建立起來，他們將在會議上介紹他們的新型機(jī)器人的論文。
機(jī)器人被稱為M塊，是沒有外部活動部件的立方體。盡管如此，它們?nèi)阅軌蛳嗷ヅ逝�，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M塊內(nèi)部都有一個飛輪，其轉(zhuǎn)速可以達(dá)到每分鐘20,000轉(zhuǎn)。飛輪制動時，它將角動量傳遞給立方體。在M塊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。
電氣工程與計算機(jī)科學(xué)教授，CSAIL主任Rus說：“這是[模塊化機(jī)器人]社區(qū)長期以來一直在嘗試的事情之一。“ “我們只需要一個有創(chuàng)造力的見識，以及一個有足夠的熱情去堅(jiān)持下去的人-盡管灰心喪氣。”
在此之前，讓一群群簡單的、相互作用的機(jī)器人有潛力釋放完成復(fù)雜任務(wù)能夠?qū)崿F(xiàn)，不過，庫卡機(jī)器人何服電機(jī)維修，要讓這些機(jī)器人實(shí)現(xiàn)真正的蜂巢式協(xié)調(diào)思維，已被證明是一個障礙。為了改變這種狀況，麻省理工學(xué)院計算機(jī)科學(xué)與人工智能實(shí)驗(yàn)室（CSAIL）的一個團(tuán)隊(duì)想出了一個令人驚訝的簡單方案：自動組裝的機(jī)器人立方體，可以在空中相互攀爬、跳躍和在地面上滾動。
雖然立方體不能像電子游戲“minecraft”中的立方體那樣容易操作，但該團(tuán)隊(duì)設(shè)想了在災(zāi)難響應(yīng)和救災(zāi)方面的強(qiáng)大應(yīng)用。想象一下，一座燃燒的大樓，樓梯消失了，在未來，你可能會簡單地把M型塊扔在地上，看著它們建造一個臨時樓梯，用來爬上屋頂或下到地下室去營救遇難者。除了救災(zāi)，研究人員還設(shè)想將這些積木用于游戲、制造業(yè)和醫(yī)療保健等領(lǐng)域。
正如Rus解釋的那樣，研究可重構(gòu)機(jī)器人的研究人員長期以來一直使用一種稱為滑動立方體模型的抽象。在此模型中，如果兩個立方體面對面，則其中一個可以向上滑動另一個，而無需改變方向即可在其頂部滑動。
滑動立方體模型簡化了自組裝算法的開發(fā)，但是實(shí)現(xiàn)自組裝算法的機(jī)器人往往要復(fù)雜得多。例如，Rus的小組以前開發(fā)了一種名為Molecule的模塊化機(jī)器人，該機(jī)器人由兩個由一個成角度的桿連接的立方體組成，機(jī)器人維修，并具有18個獨(dú)立的電機(jī)。羅斯說：“當(dāng)時我們?yōu)橹械津湴痢?rdquo;
在項(xiàng)目第一次迭代六年后，機(jī)器人現(xiàn)在可以在塊的每個面上使用類似條形碼的系統(tǒng)相互“通信”，使模塊能夠相互識別。由16個塊組成的自治艦隊(duì)現(xiàn)在可以完成簡單的任務(wù)或行為，例如形成一條直線、跟隨箭頭或跟蹤燈光。
麻省理工學(xué)院的教授兼CSAIL主任丹尼拉·羅斯說：“M代表運(yùn)動、磁鐵和魔法。”運(yùn)動，因?yàn)榱⒎襟w可以跳躍移動。磁鐵，“因?yàn)榱⒎襟w可以用磁鐵連接到其他立方體，一旦連接起來，它們就可以一起移動，連接到組裝結(jié)構(gòu)上。”像是“魔法”！因?yàn)槲覀兛床坏饺魏我苿拥牟糠郑⒎襟w似乎是由魔法驅(qū)動的。
以前的模塊化機(jī)器人系統(tǒng)通常使用帶有小型機(jī)械臂（稱為外部執(zhí)行器）的單元模塊來處理運(yùn)動。即使是最簡單的動作，這些系統(tǒng)也需要大量的協(xié)調(diào)，一次跳躍或跳躍需要多個命令。
在通信方面，其他的嘗試包括使用紅外線或無線電波，這會很快變得笨重：如果你在一個小范圍內(nèi)有很多機(jī)器人，它們都試圖互相發(fā)送信號，就會打開一個混亂的沖突和混亂通道。
團(tuán)隊(duì)已經(jīng)解決了物理障礙，關(guān)鍵的挑戰(zhàn)仍然存在：如何使這些立方體通信并可靠地識別相鄰模塊的配置？Romanishin提出了一些算法，旨在幫助機(jī)器人完成簡單的任務(wù)，或者說“行為”，這讓他們產(chǎn)生了一個類似條形碼的系統(tǒng)的想法，在這個系統(tǒng)中，機(jī)器人可以感知他們連接到的其他塊的身份和面像。
在一個實(shí)驗(yàn)中，KUKA機(jī)器人示教器維修，研究小組讓這些模塊從一個隨機(jī)結(jié)構(gòu)變成一條直線，他們觀察這些模塊是否能夠確定它們相互連接的具體方式。如果他們不這樣做，他們就必須選擇一個方向，然后朝那邊滾，直到最后到達(dá)終點(diǎn)。
基本上，這些塊使用它們彼此連接的配置來引導(dǎo)它們選擇移動的運(yùn)動，90%的m塊成功地進(jìn)入一條直線。該團(tuán)隊(duì)指出，構(gòu)建電子產(chǎn)品是非常具有挑戰(zhàn)性的，特別是當(dāng)試圖將復(fù)雜的硬件安裝在如此小的封裝中時。為了使m-block蜂群成為一個更大的現(xiàn)實(shí)，該團(tuán)隊(duì)希望越來越多的機(jī)器人能夠制造出更大的蜂群，具有更強(qiáng)的各種結(jié)構(gòu)的能力。
之前，為了彌補(bǔ)其靜態(tài)不穩(wěn)定性，研究人員的機(jī)器人依靠一些巧妙的工程技術(shù)。在立方體的每個邊緣上有兩個圓柱狀的磁鐵，像like面杖一樣安裝。當(dāng)兩個立方體相互靠近時，磁體自然旋轉(zhuǎn)，因此北極與南方對齊，反之亦然。因此，任何立方體的任何面都可以附著到其他任何表面上。
立方體的邊緣也有斜角，因此當(dāng)兩個立方體面對面時，它們的磁體之間會有微小的間隙。當(dāng)一個立方體開始在另一個立方體上翻轉(zhuǎn)時，斜角和磁鐵便會接觸。立方體之間的連接變得更牢固，從而固定了樞軸。在一個立方體的每個面上，還有四對對稱對稱排列的較小的磁體，當(dāng)一個運(yùn)動的立方體降落在另一個立方體的頂部時，它們有助于將其固定到位。
與任何模塊化機(jī)器人系統(tǒng)一樣，人們希望模塊可以小型化：大多數(shù)此類研究的最終目標(biāo)是成群結(jié)隊(duì)地組裝可自我組裝的微型機(jī)器人，例如電影《終結(jié)者II》中的“液態(tài)鋼”機(jī)器人。 ” 多維數(shù)據(jù)集設(shè)計的簡單性使其有望實(shí)現(xiàn)小型化。