你是否也曾（céng）想过，面对一（yī）条大河（hé），只要（yào）将手上的机器（qì）人丢（diū）进河里，它（tā）就能变成（chéng）船或（huò）者架成桥梁带你过河？而且能在水面上自由变化形状，这种（zhǒng）科幻片（piàn）中的场景（jǐng），目前已经要被实现了（le）！

 

此（cǐ）前6月（yuè），MIT的研究人员就（jiù）创造出了一种新的自动机器人（rén）船原型，他们将这（zhè）个机器人命（mìng）名为（wéi）“roboats”，它可以与（yǔ）另一种Voltron风格相结合并创造新的结构。

 

目前，MIT的机器人船（chuán）队（duì）已（yǐ）经有了“变形”的新功能。通过自（zì）动断开和（hé）重新组装成不（bú）同的配置，能在（zài）阿姆斯特（tè）丹的运河中形成各（gè）种浮动平台。在MIT池的实验（yàn）中，机（jī）器人可以从（cóng）直线迅速（sù）排列（liè）成“L”和其他形（xíng）状。据称在（zài）未来，阿姆斯特丹希望这艘渡船能够巡航其165条蜿蜒的运河，运送货物（wù）和人员，收集垃圾或自行组装（zhuāng）成（chéng）“弹出式”平台 ，例如桥（qiáo）梁和舞台，以帮助（zhù）缓解（jiě）城市繁忙街道（dào）的拥堵（dǔ）。
 

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图片（piàn）来（lái）源：麻省理（lǐ）工学院

 

在大约（yuē）一年的时（shí）间里，MIT研究人员计划在阿姆斯特丹（dān）市中心的NEMO科（kē）学博物馆和正在开（kāi）发的地区（qū）之间的60米长（zhǎng）的运河中（zhōng）使用这（zhè）些渡船（chuán），形成一个动态的“桥梁”。这个名为RoundAround（环（huán）岛）的项（xiàng）目将使用（yòng）科研（yán）成果在整个运（yùn）河上连续航行，在码头上接送乘客，当他（tā）们发现路上（shàng）的任何东西时停止或重新组装。目前（qián），在水道周围走动大（dà）约需要10分钟，但桥梁可以将时间缩短到大约两（liǎng）分钟（zhōng）。

 

MIT的机器（qì）人船队通过（guò）自动断开和重（chóng）新组装成（chéng）各种（zhǒng）配置，在阿姆斯（sī）特丹的许（xǔ）多运河中形成浮（fú）动（dòng）结构。机器人船还可（kě）以作为自动水上（shàng）出（chū）租车和渡轮，这种应（yīng）用（yòng）在像阿（ā）姆斯特丹这样的城市环境中特别有用，因为阿姆斯特丹是一个运（yùn）河（hé）纵横交错的城市，水道中的垃圾清理一直是一（yī）个大问题（tí），而运河也未被充分利用来（lái）缓解附近公（gōng）路的拥堵（dǔ）。

 

2016年，MIT的研究人（rén）员就（jiù）曾测试了一种可以沿着运河中的预编程路径向前，向后和横向移（yí）动的（de）船形原型，去年（nián），研（yán）究人员（yuán）设（shè）计了低成本，3D打印，四（sì）分之一规模版本的（de）船（chuán），这些（xiē）船（chuán）更加（jiā）高效灵活（huó），并配备了先进的轨（guǐ）迹跟踪算法（fǎ），在6月（yuè），他们就曾创造了一种（zhǒng）自动（dòng）锁定机制，让船（chuán）只相互瞄（miáo）准并相互扣合，如果失败则继续尝试，如今这些船能连（lián）在一起，且非常坚固。
 

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在上周（zhōu），多智（zhì）能（néng）体系统（tǒng）国际研讨会（huì）上一篇新论（lùn）文中（zhōng），MIT研（yán）究人员描述（shù）了一种算法，可以使船体（tǐ）尽可能有效地平滑地重（chóng）塑自己（jǐ）。该算法处理所有（yǒu）规划和跟踪（zōng），使得一组船体单元能够在（zài）一组配置中彼此解锁，行进无碰撞路径，并重新连接到新设置配置（zhì）上的适（shì）当位置。

 

在MIT池和计算机模拟中的演示中（zhōng），链接的（de）船舶单元组将自己从直（zhí）线或正方形重新排列成其他配（pèi）置，例如（rú）矩形（xíng）和“L”形状。实验性转（zhuǎn）换只需（xū）要（yào）几（jǐ）分钟（zhōng）。更复杂的变形可能需要更（gèng）长的时间，这取决于移（yí）动单元的数量 - 可能是几十个 - 以及两个形状之间的差异。

 

MIT计算机科学与人工智能实验室（CSAIL）和安德鲁的主任罗斯说：“我们已经让现在（zài）的船只与其他船（chuán）只建立和断开联系，希（xī）望将阿姆斯（sī）特丹街头的活（huó）动转移到水面上（shàng），”MIT的（de）电气（qì）工程和（hé）计算机（jī）科学教授Erna Viterbi表示。“如果我们需（xū）要将材料或人员（yuán）从运河的一侧送到另一（yī）侧，那（nà）么一组船可以组合在一起形成线性（xìng）形状作为弹出式桥梁。或者，我们可以（yǐ）为花卉（huì）或食物创建更广阔（kuò）的（de）平台市场（chǎng）“。
 

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据了解，机器（qì）人船（chuán）配（pèi）备了（le）传（chuán）感器、水下推进器、GPS、照（zhào）相机和微型（xíng）计算（suàn）机（jī），目（mù）前，它可以按照（zhào）预先确定的路径进行测（cè）试（shì），但是（shì）在（zài）更（gèng）新的3D打印原型上（shàng）进行测试会引（yǐn）入一定程（chéng）度的自主（zhǔ）性，从而完成更多的（de）任（rèn）务。为了让操作更简单，研（yán）究人员开发（fā）两种类型的单元：“协调员”和“搬（bān）运（yùn）员”。

 

一个或多（duō）个工（gōng）作人员连（lián）接到一个协（xié）调器（qì），形成（chéng）一（yī）个（gè）称为“连通容（róng）器平台”（CVP）的实体。同时（shí），协调员还（hái）配备了（le）导航GPS和（hé）惯性测量单（dān）元（IMU），它可以计算定（dìng）位，姿势和速度。搬运（yùn）员只有能够帮助CVP沿着路径转向的执行器（qì）。每个协调员都知道并可以（yǐ）与所有连接的工作人员（yuán）进（jìn）行（háng）无线通信，结构（gòu）包括多（duō）个CVP，并且各个CVP可以（yǐ）彼此锁定以（yǐ）形（xíng）成（chéng）更大（dà）的（de）实体（tǐ）。同时在他们（men）的工作中（zhōng），研究（jiū）人（rén）员必须（xū）通过自主规划（huá）、跟踪和连接机器人单（dān）元组来（lái）应对挑（tiāo）战。例如，让每个单元都有独特的能力来定（dìng）位彼此，就如何（hé）分裂和改革达成一致，然后自由行动，这就需要（yào）复（fù）杂的（de）通信和控制技术，这（zhè）可能（néng）会使行动效率低下和（hé）缓慢。

 

原先新（xīn）的测试（shì）侧重于定制（zhì）的锁定系统，具有非常高（gāo）的精度，可以（yǐ）以毫米的精度来连接到特定的点，使（shǐ）用基于试验和错误算法的自主编程（chéng）来确保连接到了正确的目标点。如今结构中所有连接的（de）CVP都会比较其（qí）初始形状和新形（xíng）状之间的几（jǐ）何差异，每（měi）个CVP确定它（tā）是否（fǒu）保持在同一位置以及是否需（xū）要移动，然后为（wéi）每个移（yí）动的CVP分（fèn）配用于（yú）来拆卸，并形成新（xīn）形状的新位置。

 

在预先计算了这些无碰撞区（qū）域之后，CVP然（rán）后找到到达其最终目的地的（de）最（zuì）短轨（guǐ）迹，这仍然使（shǐ）其不会（huì）撞击（jī）固定单（dān）元，同时（shí），使（shǐ）用自定义（yì）轨迹（jì）规划技术来计（jì）算在不（bú）中（zhōng）断的情（qíng）况下（xià）到达目标位置的方（fāng）式，同时优化速度路线，因而每（měi）个（gè）CVP预先计算移动CVP周围的（de）所有无碰撞区域，让他（tā）们旋转并远（yuǎn）离静止（zhǐ）CVP。厉害的是，优化技术用于使整个轨（guǐ）迹规划过程（chéng）非常有（yǒu）效（xiào），预计（jì）算只需要100毫秒就可以找到（dào）并改进安全路径。随后，协调（diào）员使用来自GPS和IMU的数据估（gū）计（jì）其质（zhì）量（liàng）中心的姿态和速（sù）度，并无线控制每个（gè）单元的所有螺（luó）旋（xuán）桨并移动到目标位（wèi）置。
 

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图片来源：少林（lín）寺

 

实验在四（sì）分之一大（dà）小的机器人装置上进行，这些装（zhuāng）置长约1米，宽约（yuē）半米，研究人员表示，他们的轨迹规划算法在控制（zhì）长约4米、宽约2米的全尺寸（cùn）单元时（shí），会有（yǒu）更好的伸缩（suō）性。实验（yàn）室里（lǐ）研究人员位于几种不同的变形场景，分（fèn）别测试（shì）了三个单元的（de）CVP，包括一个协调员和两个（gè）工人。每个场景都涉及一个（gè）CVP从（cóng）初始形状（zhuàng）解（jiě）锁并移（yí）动（dòng）并（bìng）重新连接到第二个CVP周围的目标点。

 

像是三个CVP从连接的直线重新（xīn）排列，它们（men）在它们的侧面被锁定在一起，或者成为在（zài）前（qián）后（hòu）连接的直线，以及（jí）“L”，在计算机模拟里，多达12个船只单元将自己从（cóng）例如矩形重新排列（liè）成正方形或从实（shí）心正方（fāng）形重新排（pái）列成Z形。

 

“这将是世界上第一座由自主船队组成的桥梁，”拉蒂说一座普通的桥会（huì）非（fēi）常昂贵，因为（wéi）你（nǐ）有船通过，所（suǒ）以你需（xū）要一座可（kě）以打（dǎ）开的机（jī）械桥或一座非常（cháng）高的桥。但（dàn）是，我们可以（通过使用（yòng））自主船只连（lián）接运河的两边（biān），这些船（chuán）只成（chéng）为漂浮（fú）在（zài）水（shuǐ）面上的动态、灵敏（mǐn）的建筑（zhù）。”

 

为了（le）达到这（zhè）一目标，研究人员正在进一步开发这种机（jī）器（qì）人，以确保它们能够安全地载人，并（bìng）且能够适应各种天气（qì）条件，如（rú）大雨。他们还确（què）保机器人（rén）能够有（yǒu）效地（dì）连接到（dào）运（yùn）河的两侧，运（yùn）河的结（jié）构和设（shè）计可能会有很大的（de）变化。