你是否也曾想过，面对（duì）一条（tiáo）大河，只要将（jiāng）手上的机器人丢进（jìn）河里，它就能变成（chéng）船或者架成桥梁带你（nǐ）过河？而且（qiě）能在水面上自由（yóu）变化形状，这（zhè）种科幻片中的（de）场景，目前已（yǐ）经要被实现了（le）！

 

此前6月，MIT的（de）研究人员（yuán）就创（chuàng）造出了一种（zhǒng）新的自动机（jī）器人船原型，他们将这个机器人命（mìng）名为（wéi）“roboats”，它可以（yǐ）与另一种Voltron风（fēng）格（gé）相（xiàng）结合并创造新的结构（gòu）。

 

目前，MIT的机器人船队已经有了“变形”的新功（gōng）能（néng）。通过自动（dòng）断开和重新组装成不同的配置，能在阿姆（mǔ）斯（sī）特（tè）丹的运河中形成（chéng）各种（zhǒng）浮动平台。在MIT池的（de）实验（yàn）中（zhōng），机器人（rén）可以从直线迅（xùn）速排（pái）列成“L”和其他形状。据称在未来，阿（ā）姆斯特丹希望这艘渡船能够（gòu）巡航（háng）其165条蜿蜒（yán）的运河，运（yùn）送（sòng）货（huò）物和人员，收集垃（lā）圾（jī）或自行组（zǔ）装成“弹出式”平台（tái） ，例如桥（qiáo）梁和舞台，以帮助缓（huǎn）解城（chéng）市繁（fán）忙（máng）街（jiē）道的拥堵。
 

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图（tú）片来源（yuán）：麻省理（lǐ）工学院

 

在大约（yuē）一年的时间里，MIT研究人员（yuán）计划在阿姆斯特（tè）丹市（shì）中心的NEMO科学博物馆和（hé）正在开（kāi）发的地区之（zhī）间的60米长的（de）运河中（zhōng）使用这些渡船，形成一个动态的“桥梁（liáng）”。这个名为RoundAround（环岛）的项目将使用科研（yán）成果在整个运（yùn）河上连续航行（háng），在码头上接（jiē）送（sòng）乘（chéng）客，当他们发现路上的任何东西时停止或重新组（zǔ）装。目前，在（zài）水道周围走动大（dà）约需要10分钟，但桥梁可以将时间缩（suō）短到大约两分（fèn）钟。

 

MIT的（de）机器人船队通过自动断开和重新组装成各种配置，在阿姆斯（sī）特丹的许多运河中形成浮（fú）动结构。机器（qì）人船还可以作为自动水（shuǐ）上出（chū）租车和渡轮（lún），这（zhè）种应用在像阿（ā）姆斯特丹这样的城市环境中特别有用，因为阿姆斯（sī）特丹是一（yī）个运（yùn）河纵横交错的城（chéng）市，水（shuǐ）道（dào）中的（de）垃圾清理一直是一个大问题，而运河也未被（bèi）充分利用来（lái）缓（huǎn）解附近公路的拥（yōng）堵。

 

2016年，MIT的研究人员就曾测试了（le）一种可（kě）以沿（yán）着运河（hé）中的预（yù）编程路径向前，向后和横向移动（dòng）的船（chuán）形原型，去年，研究（jiū）人员设计了低成本，3D打印，四分之一规模版本的船，这（zhè）些船更加（jiā）高效灵（líng）活，并配（pèi）备了（le）先进的（de）轨迹跟踪（zōng）算法，在6月，他们（men）就曾（céng）创造了一（yī）种自（zì）动锁定机制（zhì），让船只相互（hù）瞄准并相互（hù）扣（kòu）合，如果（guǒ）失（shī）败则继（jì）续尝（cháng）试，如今这（zhè）些船能连在一起，且非常坚固。
 

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在上周，多智能体系（xì）统国际研讨会上一篇新论（lùn）文中，MIT研究人（rén）员描（miáo）述了（le）一种（zhǒng）算法，可以使船体（tǐ）尽可能（néng）有效（xiào）地平滑地重（chóng）塑（sù）自（zì）己。该算法处理（lǐ）所有规划和（hé）跟（gēn）踪（zōng），使（shǐ）得一组船（chuán）体单元（yuán）能够在一组（zǔ）配置中（zhōng）彼此解锁，行进无碰撞路径，并重（chóng）新连（lián）接（jiē）到新设置配置（zhì）上的适当位置。

 

在MIT池和计算机模拟中的演示中，链接（jiē）的船舶单（dān）元组将自己从直（zhí）线或（huò）正方形重新排列成（chéng）其他配置（zhì），例如矩形和“L”形状（zhuàng）。实（shí）验性转换只需要几分钟。更复（fù）杂的变形（xíng）可能（néng）需要更（gèng）长的时间，这取（qǔ）决于移动（dòng）单（dān）元的数（shù）量 - 可能是几十个 - 以及两个形（xíng）状之间的差异（yì）。

 

MIT计算机科学与（yǔ）人工（gōng）智能（néng）实验室（CSAIL）和安德鲁的主任罗斯说（shuō）：“我们已经让现在（zài）的船只与其（qí）他船只建立和（hé）断开联系，希望将阿姆斯特丹街头的活动转移到水面上（shàng），”MIT的电气工程（chéng）和计算机科学教授Erna Viterbi表示（shì）。“如果我们需要将材料或人员从运河（hé）的一侧送（sòng）到另一侧，那么一（yī）组船（chuán）可以组合在一起形成线性形状作（zuò）为弹出式桥梁。或者，我们（men）可（kě）以为（wéi）花卉或（huò）食物创建更广阔的平台（tái）市场“。
 

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据了（le）解（jiě），机器人（rén）船配备了传感器、水下推进器、GPS、照相（xiàng）机和（hé）微型计算机，目前，它可以按（àn）照预先确定的路（lù）径进行测试，但是在更（gèng）新的3D打印原型上进行测试会引入一（yī）定程度的自（zì）主性，从而完成更多的任务。为了让操作更（gèng）简单（dān），研究人员开发两种类型的单元：“协调（diào）员”和“搬运员”。

 

一个或多个工作人（rén）员连（lián）接到（dào）一（yī）个协调器，形成一个称为“连通容器平台”（CVP）的实体。同（tóng）时，协调员（yuán）还配备了导航GPS和惯性（xìng）测量单元（yuán）（IMU），它（tā）可以（yǐ）计算（suàn）定位，姿势和速度。搬运（yùn）员只（zhī）有（yǒu）能够帮（bāng）助CVP沿着路径转向的执（zhí）行器。每个（gè）协调（diào）员都知道并（bìng）可以与所有连（lián）接的工作人员进行无（wú）线（xiàn）通信，结构（gòu）包括多个CVP，并且各（gè）个CVP可以彼（bǐ）此锁定以形（xíng）成更大的（de）实体。同（tóng）时在他们的工作中，研究（jiū）人员必须通过自（zì）主规划、跟踪和连接机器人单元组来应对挑战（zhàn）。例如，让每个单（dān）元都有独特的能力（lì）来（lái）定位（wèi）彼此，就如何分裂和（hé）改革达成一致，然（rán）后自由（yóu）行（háng）动，这就需要复（fù）杂的通信和控制技术，这可能（néng）会（huì）使行动效（xiào）率低下和缓慢。

 

原先新的（de）测（cè）试侧重于定制的锁定系统，具（jù）有非常高的精度，可以以毫米的精度来连接（jiē）到特定（dìng）的点，使用基（jī）于试（shì）验（yàn）和错误（wù）算（suàn）法的自主编程来确保连接到（dào）了正确的目标点。如今结构（gòu）中所有连接的（de）CVP都会（huì）比较其初始形状和新形状之间（jiān）的几何差异，每个CVP确（què）定它是否保持在同一位置以及（jí）是否（fǒu）需要移动，然后为（wéi）每个移动的CVP分（fèn）配用于来拆卸，并（bìng）形成新形状的新位置。

 

在预先计算了这些无（wú）碰撞（zhuàng）区域之后（hòu），CVP然（rán）后（hòu）找到到达其最终目的地的最短轨迹，这（zhè）仍然使其（qí）不会撞（zhuàng）击固（gù）定单元，同（tóng）时，使用自定义轨迹（jì）规划（huá）技术来计算（suàn）在不（bú）中断的情况下到达（dá）目标位置的方（fāng）式，同时优化速（sù）度路（lù）线（xiàn），因而每（měi）个CVP预先计算移动CVP周（zhōu）围（wéi）的所有无碰（pèng）撞区域，让他们旋转并（bìng）远离（lí）静止CVP。厉害的是，优化（huà）技术用于使整（zhěng）个轨迹规划过程非常有效，预计算只（zhī）需要100毫秒就可以找到并改进安（ān）全路径（jìng）。随后，协（xié）调（diào）员使用来自GPS和IMU的数据（jù）估计其质（zhì）量（liàng）中（zhōng）心的姿（zī）态（tài）和速度，并无线控制（zhì）每个（gè）单（dān）元的所有螺旋桨并移动到目标位（wèi）置。
 

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图片来源：少林寺

 

实验在四分之（zhī）一（yī）大（dà）小的机器人装（zhuāng）置上进行，这（zhè）些装置长（zhǎng）约1米，宽约半米，研究人员（yuán）表示，他（tā）们的轨迹规划算法（fǎ）在（zài）控制长约4米、宽约2米的全（quán）尺（chǐ）寸单元时，会有更好的（de）伸缩性（xìng）。实验室里研究人员位于（yú）几种不同的变形场景，分别（bié）测试了三（sān）个单元的CVP，包括（kuò）一个协调（diào）员和两个工人（rén）。每个场景都涉及一个CVP从初（chū）始形状（zhuàng）解（jiě）锁并移动并（bìng）重新连接到（dào）第二个CVP周围的（de）目标点。

 

像是三（sān）个CVP从连接的直线重新排列，它们在它（tā）们的侧面被锁定在一起，或者成（chéng）为在前后连（lián）接（jiē）的直线，以及“L”，在计算机模拟里，多达12个船（chuán）只单元将自己从例如矩（jǔ）形重新排列成正方（fāng）形（xíng）或从实心正方形重新排列成Z形（xíng）。

 

“这将是世（shì）界上（shàng）第一座由自主船（chuán）队组成的（de）桥梁，”拉蒂说一座普（pǔ）通的桥会非常昂贵，因为你有船通过，所以你需要一座可以打（dǎ）开的机械桥或一座非常高的（de）桥。但是，我们可以（通过使用（yòng））自主（zhǔ）船只连（lián）接（jiē）运河的两边，这些船只（zhī）成（chéng）为漂（piāo）浮在水面上（shàng）的动态（tài）、灵敏的建筑。”

 

为了达到这（zhè）一目（mù）标，研究人（rén）员正在进一（yī）步开发这种机器人，以确保它们能够（gòu）安全地载人（rén），并且能（néng）够适应各种天气（qì）条件（jiàn），如大雨。他们还确保机器人能够有效地连（lián）接到（dào）运河的两侧，运河的结（jié）构和设计可能会有很大的变化。