Nature发布丨MIT开发会呼吸的机器人“粒子”，能聚集在一起向光线移动

导读

集群机器人并不是什么新鲜概念，而此次麻省理工、哈佛大学、哥伦比亚大学和康奈尔大学的一种科研人员，却利用这个概念又一次登上了顶级期刊Nature杂志。他们研发的是一群会“呼吸”的“粒子机器人”。

编辑：小木

一个小型电机、一个电池和一个微控制器构成了今天的主角：可以像相机上的光环一样伸展和收缩，从15到23厘米的直径生长的圆形面板。

虽说每个机器人个体都很基本，除了扩张和收缩外，每个单元都不能做很多其他的事。但当数个粒子组合在一起，他们便可以相互通信，且作为一个整体移动。

据介绍，每一个粒子边缘都有磁铁，当相互靠近时，便能松散的粘连在一起，通过协调的伸展和收缩，整个机器人群体便可以向着特定的方向移动了。

而这套系统的特殊之处在于，它们拥有一套特殊的算法来驱动群体运动。每一个粒子内部都有一个光传感器和内置的通信器。当粒子感知到光线并判断出它的强度后，便会将这个数字广播给它的伙伴，同时聆听周围机器人的相同信号——没错，这种模式像极了自然界中的动物，蚂蚁或者蜜蜂什么的。

这些粒子可以被编程为按一定顺序移动，比如墨西哥波：离光源最远的那些首先膨胀和收缩，然后是下一个最远的，一直到最近的。这样就相当于创造了一个机械扩张-收缩波，一个协调的推动和拖拽运动，使一个大的群体朝着或远离环境刺激运动。在物理实验中，该团队便演示了24个粒子机器人朝灯泡爬行的实例。

同时，该团队也模拟了10000个粒子共同运动的情况，同时指出，这种方法的优势在于即使多达20%的个体都在这项共同运动中失败了，整个机器人团队还是能够如期的完成预期的目标。与此同时还能携带或者推动物体。

虽然集群机器人有很多，但像这些机器人粒子一样可以通过判断刺激强弱来进行通信，并能大量协同作业的并不多见，不然顶刊Nature也不会为微小的它留下一席之地。

谈到集群机器人，之前最出名的应该还有哈佛大学实验室里的Kilobots机器人，哈佛大学曾经一次性做出1000多个Kilobots来验证这些微型机器人能够相互协作完成一个共同的任务。

最经典的案例便是，1000多个的Kilobots可以在杂乱的排序下，通过相互通信协作，构建出特定的形状。

和上面的粒子机器人一样，Kilobots同样拥有非常简单的结构，四分之一美元直径的大小，两个电机控制三支“腿”向前、左、右移动。底部安装的广角红外收发器是他们相互沟通的硬件装置。

而与粒子机器人不同的是，Kilobots虽然是数量众多的微型机器人，但它们都以四个机器人的基础开始，其他Kilobots围绕他们组装。因而整个集群机器人在运动时，会看到一个有趣的现象，所有机器人都是沿着群起的外径去到达指定的位置（这一点可能更像蚂蚁）。

关于这1000多个Kilobots微型机器人相互协作构建画面的的论文同样发表在了顶级期刊Science杂志上。

此外，麻省理工的立方体机器人M-Blocks，虽然只是四四方方的一个立方体，但这一点都不影响它朝着既定的方向运动。

当多个立方体组合在一起是，他们就可以组合在一起形成固定的形状，比如一个椅子或者桌子。这款产品像极了超能陆战队里的小磁铁机器人。未来，麻省理工的科研人员也希望开发出更多的立方体机器人，它们可以奔赴灾害现场修复建筑物或者桥梁，或者完成侦查、辅助工作等等。

只是，即使最新的刊登在Nature上的集群机器人，所能完成的任务还都如此简单，机器人界迎来这一群体大放异彩的时间恐怕还有很长吧？

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