大數(shù)據(jù)文摘出品
編譯：李雷、茶西、錢天培
一會是汽車，一會是大象鼻子，一會是蛇。
這不是什么妖魔鬼怪，而是康奈爾大學(xué)和賓夕法尼亞大學(xué)機(jī)器人團(tuán)隊的最新研究成果。學(xué)名叫“模塊化自重構(gòu)機(jī)器人”。
機(jī)器人經(jīng)歷變形（八倍速）
“模塊化自重構(gòu)機(jī)器人”是機(jī)器人家族中非常特別的一員。這類機(jī)器人可以像動物一樣，通過變形來適應(yīng)不同環(huán)境，并完成各類任務(wù)。
在這項最新研究成果中，機(jī)器人能夠通過觀察環(huán)境和分析任務(wù)，對自身結(jié)構(gòu)實現(xiàn)重新組裝。
該研究的作者之一，來自康奈爾大學(xué)的機(jī)器人專家Kress-Gazit 表示，當(dāng)機(jī)器人可以改變自己以適應(yīng)不斷變化的環(huán)境時，“機(jī)器人自主的問題變得更加復(fù)雜，也更加有趣” 。
在Science Robotics的一篇新論文，Kress-Gazit及其同事實現(xiàn)機(jī)器人適應(yīng)性的關(guān)鍵在于集中的感官處理，環(huán)境感知和決策軟件。
論文地址：
作者聲稱，他們的新成果首次讓模塊化機(jī)器人通過重新配置應(yīng)對不斷變化的環(huán)境，從而靈活解決問題。
為實現(xiàn)這一目標(biāo)，他們對環(huán)境和機(jī)器人的行為都采取了嚴(yán)格的限制。
該研究論文的另一位作者，賓夕法尼亞大學(xué)的Mark Yim在與Kress-Gazit舉行的新聞發(fā)布會上說，自重構(gòu)機(jī)器人的歷史可以追溯到大約30年前的變形金剛時代。“機(jī)器人研究者們在理解環(huán)境方面已經(jīng)取得了很大進(jìn)展，”他說，“我們正在做的新實驗則是讓機(jī)器人理解它們究竟能做什么。”
換句話說：讓機(jī)器人了解自己。
他們用于實驗的機(jī)器人被稱為SMORES-EP，由任意數(shù)量的立方體模塊組成，這些模塊使用磁鐵以不同方式相互緊密結(jié)合在一起。
一般來說，MSRR的各模塊決策是各自分散的，每個模塊對任務(wù)的規(guī)劃和執(zhí)行都有同樣的貢獻(xiàn)。它們還具有分散成群體或連接組成單個對象的能力。
但是在這項新研究中，研究人員將一個網(wǎng)絡(luò)攝像頭裝在小桅桿上再連接到機(jī)器人的一個模塊上，使機(jī)器人有了一個可以觀察自己的眼睛，以及一個用來命令所有附加模塊的中央處理器。
為了調(diào)試機(jī)器人，以進(jìn)行后期測試，該團(tuán)隊構(gòu)建了一個軟件庫，其中包含可能的操作，例如駕駛或收集物體，以及機(jī)器人完這些操作需要采用的形狀。
接下來，該團(tuán)隊為機(jī)器人設(shè)計了三個實驗室挑戰(zhàn)，包括在散布著障礙物的測試區(qū)域中識別彩色標(biāo)記物體，并移動它們。
在其中一個測試中，機(jī)器人必須進(jìn)入隧道。在另一個測試?yán)铮仨氃谝粋�盒子的高處貼上一枚郵票。
為了簡化測試，團(tuán)隊還在機(jī)器人的軟件庫中存儲了預(yù)先定義了測試環(huán)境分類。因此，機(jī)器人必須從有限的一系列可能性（隧道，樓梯等）中識別和分類它所遇到的物體和障礙物，而不是像在現(xiàn)實世界中那樣從無限集合中識別和分類。這樣的設(shè)置使得機(jī)器人在研究報告中的測試?yán)锶〉贸晒Φ目赡苄宰兇蟆?/p>
在測試期間，機(jī)器人的規(guī)劃軟件從攝像機(jī)獲取有關(guān)測試環(huán)境的信息，并使用其軟件庫來決定在嘗試每項任務(wù)時使用哪種配置。該團(tuán)隊指出，配備“眼睛”的機(jī)器人在多次試驗期間可以完成每項任務(wù)。雖然他們沒有直接將其與分散版本機(jī)器人進(jìn)行比較，但他們記錄了系統(tǒng)故障點。
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該團(tuán)隊計算出在測試期間真實發(fā)生的大多數(shù)錯誤（略高于40％）是低級硬件問題，例如執(zhí)行器故障。第二個最有問題的領(lǐng)域是感知，占所有失敗的四分之一，庫卡機(jī)器人，再其次是人為錯誤。
在該小組以前的工作中，機(jī)器人專注于通過移動物體和建造坡道來改變它們的環(huán)境。
布萊克斯堡弗吉尼亞理工大學(xué)的機(jī)器人專家Pinhas Ben-Tzvi表示，機(jī)器人系統(tǒng)整合感知，高級規(guī)劃和模塊化硬件的能力是這項研究的主要部分：“基于高級任務(wù)規(guī)范，模塊化機(jī)器人自主探索未知環(huán)境，決定何時以及如何重新配置，并操縱對象來完成其任務(wù)。“
作者寫道，通過將更多傳感器信息從低級組件（例如可以在樓梯上檢測到高于預(yù)期的臺階的車輪）整合到規(guī)劃軟件中，他們可以使未來的機(jī)器人系統(tǒng)更加強(qiáng)大。
英國愛丁堡Heriot-Watt大學(xué)的Mauro Dragone表示，在實際應(yīng)用中，機(jī)器人可能遇到的遇到的開放式環(huán)境將更加棘手，比如搜救環(huán)境。因而，機(jī)器人也需要進(jìn)行更復(fù)雜的計算。
“我認(rèn)為，該系統(tǒng)下一步應(yīng)該被放到一個更有挑戰(zhàn)的實際環(huán)境中，而不是結(jié)構(gòu)化和預(yù)先設(shè)計的環(huán)境中進(jìn)行測試。”
“只有這樣，www.twshmhelmet.com，我們才能了解到該系統(tǒng)的真正價值。“