1024 个机器人可自行组装成任何你想要的形状

如何给 1,000 个机器人充电？将它们全部单独充电会很麻烦。幸运的是，Kilobots 提供了一种更简单的方法。这些小型机器人的圆形机身直径约为 25 美分硬币，顶部有一个金属弹簧，还有三条细细的金属腿。要给它们充电，你需要将它们（一次 10 个）推到长长的充电架上。只要每个机器人的顶部有弹簧，并且两条腿接触到充电架，它们就可以同时充电。“这有点像碰碰车充电系统，”Mike Rubenstein 说，他用一根长棍围住他的 Kilobots。

鲁宾斯坦是哈佛大学的一名工程师，也是发明 Kilobots（kilo 的意思是 1,000）的团队成员。三年多前，哈佛团队开始制造简单、廉价的机器人，他们的想法是让这些机器成为协作群体的一部分。他们考虑过如何一次性给许多 Kilobots 充电等问题。现在，工程师们改进了硬件，编写了软件，使他们能够向 1,024 个 Kilobots 发送单个命令；作为回应，这些小机器人将开始移动，形成研究人员要求的任何立体形状：

这有点令人毛骨悚然，直到你意识到机器人需要 12 个小时才能塑造出一个形状。所以它们有局限性。

这并不是要贬低鲁宾斯坦及其团队的成就。这是第一次有人能够同时指挥如此多的可编程机器人。西北大学研究合作机器人的工程师凯文·林奇告诉《大众科学》： “他们肯定处于别人无法企及的前沿。”此前的努力使用了大约 100 个机器人。

哈佛大学的这项研究是机器人学的一个热门领域。基本上，这个领域的每个人都在尝试开发大量机器人协同工作以完成目标的系统（流行的说法是“机器人群”）。机器人应该能够响应一个人发出的几个命令来完成任务。之后，机器人自己的基本算法需要能够指示它们应该如何单独行动来完成这项大任务。这是用最少的人力投入实现机器人能力的最大化。

林奇提出了一个未来协作机器人系统可以做什么的想法。如果一个人可以向一队无人机发送一个命令，让他们搜索倒塌的建筑物寻找幸存者，情况会怎样？所有无人机可以同时进入，然后使用它们的算法来决定何时分头检查不同的房间，并追踪哪些房间已经被检查过。

构建此类系统的挑战在于，每个机器人的复杂程度都有限制。首先，它们必须足够便宜，以便人们能够负担得起数百或数千个机器人。Kilobots 的零件成本约为 14 美元。它们唯一的传感器是红外传感器，用于计算它们与邻居之间的距离。这就是为什么这些机器人总是走在队伍的边缘，正如你在视频中看到的那样。它们与其他机器人保持距离，因为如果它们走得太远，它们就会失去视力，无法看到周围的环境或计算自己的位置。

然而，群体机器人还必须能够利用自身简单的能力创造复杂的更大效果。“这是一个有趣的问题，你如何从期望的功能（比如，如果你想让它们以特定的方式聚集在一起或形成特定的形状）转变为单独的规则？”鲁宾斯坦说。为 Kilobots 制定这些规则，包括针对机器人电机故障等故障的规则，是研究工作的主要部分。

尽管 Kilobots 的 12 小时舞蹈动作看起来离实际应用还很远，但鲁宾斯坦表示，它们可能朝着机器人在需要时自行组装成特定形状的方向迈出了一步。这种能力对于在太空开展项目尤其有意义。例如，工程师可以发射大型卫星的部件，并指望这些部件在进入轨道后自行组装。（就像宜家家具，但在太空中。）与大型卫星相比，较小的部件可以更容易、更便宜地发射到太空。

林奇补充说，哈佛大学的研究是基础研究，旨在推动该领域的发展。“你无法说清楚明天在工厂里它能为我做什么，或者我如何利用它赚钱？”他说。“他们提出了重要的新问题。”

鲁宾斯坦和他的同事昨天在《科学》杂志上发表了他们的研究成果。