沉舟舟

你玩過(guò)百變魔尺嗎？它由很多個(gè)相同的三棱柱連接而成，能扭、能轉(zhuǎn)、能彎，在小朋友的手里，它可以變成蜿蜒的小蛇，也可以變成盛開(kāi)的花朵，千變?nèi)f化，簡(jiǎn)直比變魔術(shù)還過(guò)癮。而今天咱們要介紹的主角與百變魔尺有異曲同工之妙，稱為自重構(gòu)機(jī)器人。

自重構(gòu)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)組成與功能

自重構(gòu)機(jī)器人系統(tǒng)由數(shù)個(gè)相同的模塊機(jī)器人組合而成，而單個(gè)模塊機(jī)器人通常由幾個(gè)部分組成：

驅(qū)動(dòng)裝置：這是機(jī)器人的基本單元，負(fù)責(zé)執(zhí)行各種動(dòng)作（移動(dòng)、對(duì)接等）。每個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置都包含一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)器，使其能夠獨(dú)立移動(dòng)，并能實(shí)現(xiàn)與其他模塊的連接或斷開(kāi)。驅(qū)動(dòng)裝置使自重構(gòu)機(jī)器人能夠通過(guò)改變自身的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)不同的功能，適應(yīng)各種環(huán)境和任務(wù)。例如，在狹小空間內(nèi)執(zhí)行任務(wù)時(shí)，機(jī)器人可以分解成較小的單元；而在需要搬運(yùn)重物時(shí)，機(jī)器人則可以組合成更強(qiáng)大的結(jié)構(gòu)。

控制通信裝置：這部分是自重構(gòu)機(jī)器人的大腦，負(fù)責(zé)處理傳感裝置收集的信息，指揮驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作，并與其他模塊相互通信?？刂蒲b置通常包含微處理器和算法，算法具備高度的適應(yīng)性和靈活性，以根據(jù)不斷變化的條件和任務(wù)，指導(dǎo)機(jī)器人進(jìn)行自我重構(gòu)和行為決策。

自重構(gòu)機(jī)器人怎么協(xié)作？

1.中心通信：主機(jī)與各個(gè)模塊進(jìn)行通信，就像老師給班級(jí)學(xué)生布置作業(yè)。

2.亞符號(hào)通信：相鄰模塊之間通信，就像螞蟻一樣，與接觸的其他螞蟻進(jìn)行信息傳遞。

3.全局通信：所有模塊間都能通信，就像下課后的自由活動(dòng)時(shí)間，任何人都可以一起交談。

4.局部通信：就像小團(tuán)體式的交流，只跟自己對(duì)得上號(hào)的人聯(lián)系。

5.多模式通信：就是上述多個(gè)溝通方式的組合。

傳感裝置：包括各種傳感器，如觸覺(jué)、視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、加速度傳感器等，負(fù)責(zé)收集環(huán)境信息，為機(jī)器人的自我重構(gòu)提供數(shù)據(jù)支持。例如，利用視覺(jué)傳感器識(shí)別任務(wù)對(duì)象，利用溫濕度傳感器感知環(huán)境變化，利用壓力傳感器測(cè)量模塊所受的動(dòng)態(tài)壓力，以及利用紅外傳感器感知障礙物等。根據(jù)機(jī)器人的任務(wù)需求，單個(gè)模塊也可配備多種不同類型的傳感器。

能源裝置：為整個(gè)機(jī)器人提供能源，保證其正常運(yùn)轉(zhuǎn)。選擇合適的能源對(duì)于延長(zhǎng)機(jī)器人的使用壽命，提高其工作效率至關(guān)重要。目前機(jī)器人常見(jiàn)的能源包括可充電電池、燃料電池等。

什么是自重構(gòu)機(jī)器人

螞蟻是一種社會(huì)性昆蟲，過(guò)著集體生活，在行進(jìn)中它們見(jiàn)溝搭橋、遇水抱團(tuán)，通過(guò)相互協(xié)作變換集體的結(jié)構(gòu)來(lái)適應(yīng)野外的生存環(huán)境。與之相似，自重構(gòu)機(jī)器人是一種能夠自主改變外在結(jié)構(gòu)以適應(yīng)不同環(huán)境和任務(wù)的機(jī)器人，并且比螞蟻更加厲害。

自重構(gòu)機(jī)器人通常由多個(gè)模塊組成，每個(gè)模塊長(zhǎng)得幾乎一樣，但都具有獨(dú)立的功能和運(yùn)動(dòng)能力。通過(guò)模塊之間的變換和組合，機(jī)器人可以形成不同的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，以應(yīng)對(duì)不同的任務(wù)需求，除了能搭橋抱團(tuán)，還能連接成蛇形、人形、獸形、爬蟲形等。一些輪式自重構(gòu)機(jī)器人甚至能夠在平坦的地形上通過(guò)輪胎前進(jìn)，而在崎嶇的地形上通過(guò)兩足、四足行走……自重構(gòu)機(jī)器人的出現(xiàn)，使得機(jī)器人能夠更好地適應(yīng)復(fù)雜多變的環(huán)境。

新奇的自重構(gòu)機(jī)器人

M-Block：M-Block的各個(gè)模塊長(zhǎng)得像一個(gè)個(gè)骰子，它們的內(nèi)部有一個(gè)飛輪用來(lái)控制運(yùn)動(dòng)，通過(guò)四周的永磁體進(jìn)行連接，可以進(jìn)行跳躍、攀爬，以及組裝成更大的結(jié)構(gòu)。這些技能使這些機(jī)器人可能將自己組裝成一個(gè)樓梯，在營(yíng)救被困在建筑物中的幸存者方面有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

M-TRAN：這款自重構(gòu)機(jī)器人同樣通過(guò)磁鐵進(jìn)行連接，它們能夠變成四足機(jī)器人和蛇形機(jī)器人行進(jìn)，在移動(dòng)時(shí)根據(jù)路況變換形態(tài)以通過(guò)高墻、矮洞等復(fù)雜路況。

Roombot：這是一款非常有創(chuàng)意的家具自重構(gòu)機(jī)器人，它們通過(guò)鉸鏈相互連接，可按照指令移動(dòng)、組裝成各種不同的家具。比如吃飯的時(shí)候它們可以變成餐桌，而只要你一聲令下，它們又可以變換為好幾個(gè)板凳。

DFA（DistributedFlightArray）：這是一款自重構(gòu)飛行機(jī)器人，每個(gè)模塊都有一組輪子，使其能夠在地面上行駛，還有一個(gè)螺旋槳，可以產(chǎn)生足夠的推力將自己提升到空中，但在飛行中不穩(wěn)定。當(dāng)這些模塊連接起來(lái)，才能變成一個(gè)能夠協(xié)調(diào)飛行的復(fù)雜多旋翼系統(tǒng)。

Mori3：這便是前面展示過(guò)的自重構(gòu)機(jī)器人，是一種能改變形狀、四處移動(dòng)并能與物體和人互動(dòng)的折疊式機(jī)器人，可以像折紙一樣從2D三角形組合為幾乎任何3D形狀，開(kāi)創(chuàng)了模塊化機(jī)器人的先河。未來(lái)，這種機(jī)器人或在太空旅行中有廣泛應(yīng)用前景。

以上這些自重構(gòu)機(jī)器人都是近年來(lái)出現(xiàn)的創(chuàng)新型機(jī)器人，未來(lái)隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，自重構(gòu)機(jī)器人將會(huì)更加廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，甚至變成能夠像細(xì)胞一樣進(jìn)行自我復(fù)制、自我進(jìn)化的智慧機(jī)器人。