【变形金刚成真】MIT机器人“变身术”：外骨骼让机器人七十二变

【导读】MIT计算机科学与人工智能实验室正在研发一种新型的变形机器人，不久的将来，“变形金刚”可能就会成为现实。据了解，这一机器人通过穿戴不同的外骨骼来执行动作和变形，这些外骨骼的初始形态是塑料材质的薄片，当加热时可以折叠成特定的形状。更神奇的是，在完成任务后，它可以通过将自己浸泡在水里来溶解外骨骼，从而脱下它的“皮肤”。

CSAIL的变形机器人：可以用不同的“装备”来改变自己的形状

关于机器人，有一项较新的研究值得注意。

今日的机器人仍然是相当不灵活的。它们的每个部分通常都有着固定的结构，有一个确定好的功能，这使得它们不容易执行多种多样的操作。

麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室（CSAIL）的研究人员正在研发一种新型的变形机器人来改变这一现状：它可以用不同的“装备”来改变自己的形状，从而可以执行不同的任务。

这个机器人被称为“Primer”，通过磁铁控制，它可以行走、滚动、浮游和滑翔。它通过穿戴不同的外骨骼来执行这些动作，这些外骨骼的初始形态是塑料材质的薄片，当加热时可以折叠成特定的形状。Primer在完成任务后，可以通过将自己浸泡在水里来溶解外骨骼，从而脱下它的“皮肤”。

CSAIL的主管、也是该项目的主要研究员 Daniela Rus 说：“如果我们想让机器人帮我们做事，每个任务都需要不同的机器人，这是非常低效的。”他说：“通过这种由动物的变形启发的方法，我们可以在不同的情况下为机器人提供不同的’配件’，从而扩展单个机器人的功能。”

Primer的各种形态都有不同的优点。例如，“车轮型”有轮子，它的移动速度是“步行型”的两倍。“船型”可以漂浮在水面上，能够携带两倍于自身重量的物品。“滑翔型”可以滑行更远的距离，这对于部署机器人或切换不同的环境是很有用的。

Primer甚至可以同时穿多套“衣服”，就像俄罗斯套娃一样。它可以添加一个外骨骼，变身为“步行型”机器人，然后再套上另一个更大的外骨骼，使其能够携带物品，每秒钟移动的距离是它身长的两倍。

MIT博士后Shuguang Li是该研究的共同作者之一，他说：“想象一下这种机器人未来在太空探索上的应用，你可以将一个机器人和许多外骨骼发送到火星上，机器人可以通过选择穿上不同的外骨骼来完成不同的任务。”

该研究由Daniela Rus和Shuhei Miyashita共同领导，Miyashita曾在CSAIL攻读博士后，现在是约克大学的微型机器人组的负责人。该研究的其他共同作者包括Shuguang Li 和 Steven Guitron，研究论文已发表在最新一期Science Robotics。

机器人变形：如果可以只更新机器人的某个部件，为什么还要更换整个机器人呢

Primer 整合了Rus团队此前研究的多种技术，包括可以自己组装成不同形状的磁铁，以及可以精确定制塑料片外形的厘米长的微型机器人

虽然在更大尺寸的规模上改变机器人的形状或功能已经实现，但在微型机器人上实现这样的构造是相当困难的。

“这项工作在他们此前的研究基础上更进了一步，他们现在能让机器人实现5种不同的形态，”多伦多大学的机械工程助理教授、微型机器人专家 Eric Diller 说，以前的工作最多只能在两种形态之间切换，比如“展开”或“收起”。

研究人员阐述了这类机器人的潜在应用，例如，假如需要运送一些物品跨过水流，一个具有多种外骨骼的机器人可以横渡水流，然后在另一侧装载物品。

“我们的方法显示，这种由折纸启发的可变形机器人使我们能够拥有通用的、易得的和可重复使用的机器人组件。”Rus说。

这些外骨骼的设计只需要几小时，加热几秒钟后就可以折叠成形，展现了一种快速制造机器人的新方法。

Diller说:“我可以想象类似这样的设备被应用在’微型工厂’，其中，预制的组件和工具可以让一个微型机器人完成许多复杂的任务。”

下一步，该团队计划探索让机器人增加更多能力，例如在水上驾驶，在沙地上挖洞，甚至变成伪装色。

“我可以想象有一天，我们可以定制机器人的各种手臂和组件，”Rus说，“如果可以只更新机器人的某个部件，为什么还要更换整个机器人呢。”

Homayoon Kazerooni：外骨骼技术大师

说到外骨骼，不能不提到加州伯克利机器人和人体工程学实验室主任 Homayoon Kazerooni 教授。

Homayoon Kazerooni 是加州大学伯克利分校机械工程学教授，伯克利分校机器人和人体工程学实验室主任，拥有麻省理工学院博士学位和 30 多年的机械工程经验，是机器人、控制学、外骨骼、人机系统和增强、生物工程、机电一体化设计、智能辅助装置以及推进器领域的顶尖专家。

HULC 单兵外骨骼

目前 Kazerooni 博士的工作重点是下肢人机系统控制。在开发了 BLEEX，ExoHiker 和 ExoClimber 三种超轻负载外骨骼之后，他在伯克利的团队创建了 HULC（Human Universal Load Carrier）。这是第一套电池驱动的下肢外骨骼，允许其用户在不同的地形负载 200 磅的重量行进，而不会感觉疲惫不堪。

Kazerooni 博士还开发了帮助中风、脊髓损伤等患者的下肢外骨骼技术。他的医学外骨骼 Ekso 已经成功地让那些已经瘫痪的人以直立的姿态与正常人一起走路、站立。 

（来源：MIT）