你（nǐ）是（shì）否也曾想过（guò），面对（duì）一条大河，只要将（jiāng）手上的机器（qì）人丢进河里，它（tā）就能（néng）变（biàn）成船（chuán）或者架成桥梁（liáng）带你过（guò）河（hé）？而且（qiě）能在水面上自由变（biàn）化形状，这种科（kē）幻片中的场景，目前已经要被实现了！

 

此前6月，MIT的研（yán）究人员就创造出了一种新的自动机器人（rén）船（chuán）原型（xíng），他们将（jiāng）这个机器人命名为“roboats”，它可以与（yǔ）另一种Voltron风格相结合并创造新（xīn）的结构。

 

目前，MIT的机器人船队已经有了“变形”的新功能。通过自动断开和重（chóng）新（xīn）组（zǔ）装成不同的配置，能在阿姆（mǔ）斯特丹的运（yùn）河中形成（chéng）各种（zhǒng）浮动平（píng）台。在MIT池（chí）的实验（yàn）中，机器人可以从直线迅速排列成（chéng）“L”和其他形状（zhuàng）。据称在未来，阿（ā）姆斯特丹（dān）希（xī）望这艘（sōu）渡（dù）船能够巡航其165条蜿蜒（yán）的（de）运河（hé），运（yùn）送货物和人员，收（shōu）集垃（lā）圾或自（zì）行组装成“弹出式”平台（tái） ，例如桥梁和舞台，以帮助缓解城市繁忙街道的拥堵。
 

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图片来源：麻省理工学院

 

在大约一（yī）年的时间里，MIT研（yán）究人员计（jì）划在（zài）阿姆斯特（tè）丹市（shì）中心的NEMO科学博物馆和正在开发的地区之间的60米长的（de）运河（hé）中使用这些（xiē）渡船，形成一个（gè）动态的“桥（qiáo）梁”。这个名为RoundAround（环岛）的项目将使用科（kē）研成果在整个运河上连续航行，在码头上接送乘客，当他们发现路上的任何东西时停止（zhǐ）或重新组装。目前，在水道周（zhōu）围走动大约（yuē）需要10分钟，但桥梁（liáng）可以将时间（jiān）缩短（duǎn）到大（dà）约两分钟。

 

MIT的机器人船队（duì）通过自动断开和重新组（zǔ）装（zhuāng）成各（gè）种配置，在阿姆（mǔ）斯特丹的许多运河中形成浮动（dòng）结构（gòu）。机器人船还可以（yǐ）作为自动水上（shàng）出租车和渡轮，这种应用（yòng）在像阿姆（mǔ）斯（sī）特丹这样的城（chéng）市环境中特别有用，因为阿姆斯特丹（dān）是一个运（yùn）河纵横交错（cuò）的城市，水道中的垃圾清理一直是一个大问题，而运河也（yě）未被充（chōng）分利用来缓（huǎn）解附近公（gōng）路的拥（yōng）堵。

 

2016年，MIT的研究人员就曾测（cè）试了一种可（kě）以沿着运河中的预（yù）编程（chéng）路（lù）径（jìng）向前，向后和横向移动的船（chuán）形（xíng）原（yuán）型，去年（nián），研究人员设计（jì）了低成（chéng）本，3D打印（yìn），四分之一规模版（bǎn）本的船，这（zhè）些船更加（jiā）高效灵（líng）活，并配备了（le）先进的轨迹跟踪（zōng）算法，在6月（yuè），他（tā）们就曾创（chuàng）造了一种自动锁定（dìng）机制，让船只（zhī）相（xiàng）互（hù）瞄准（zhǔn）并相互扣合（hé），如果失败则（zé）继续尝试，如今这些船能连在一起，且非常坚固。
 

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在上周，多智（zhì）能体系统国际研（yán）讨会上一篇（piān）新论文（wén）中，MIT研（yán）究人（rén）员（yuán）描述了一种算法，可以使船体（tǐ）尽可能有（yǒu）效（xiào）地（dì）平滑（huá）地重塑自己。该算法处理所（suǒ）有规划和跟踪，使得一（yī）组船体单元能（néng）够在一组配（pèi）置中彼此（cǐ）解锁，行进无（wú）碰撞（zhuàng）路径，并重（chóng）新连接到新设置配置上的适当位置。

 

在MIT池和计算（suàn）机（jī）模拟中（zhōng）的（de）演（yǎn）示（shì）中，链接的船舶单元组将自（zì）己从直线（xiàn）或（huò）正方形重新排列成其他配（pèi）置（zhì），例如矩（jǔ）形和（hé）“L”形状。实验（yàn）性转换只需要几分钟。更复杂的变形可能需要更（gèng）长（zhǎng）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（gè）形状之间（jiān）的差（chà）异。

 

MIT计（jì）算（suàn）机科学与（yǔ）人工智（zhì）能实验室（CSAIL）和安德鲁的主任罗斯说：“我们已经让（ràng）现在的船只（zhī）与其他船只建立和（hé）断开联系，希望将阿姆斯特丹街头（tóu）的活动转（zhuǎn）移到水面上，”MIT的电气工程和计算机科学教授Erna Viterbi表示。“如（rú）果我们需要将材料或人员从运河（hé）的（de）一侧送（sòng）到另一侧，那么一（yī）组船可（kě）以组合（hé）在一起形成（chéng）线性（xìng）形状作（zuò）为弹出式桥梁（liáng）。或者，我们可（kě）以（yǐ）为（wéi）花卉或食物创建更广阔的（de）平台市（shì）场（chǎng）“。
 

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据了（le）解，机器人船配备了传（chuán）感器、水下推进器、GPS、照相机和微型计算机，目前，它可（kě）以按照预先确定（dìng）的路径进行（háng）测试，但是在更新的（de）3D打印原型上进行测试会引（yǐn）入一定程度（dù）的（de）自主性，从而完（wán）成更多（duō）的（de）任务。为了让（ràng）操（cāo）作（zuò）更简单，研究人员开发（fā）两种类（lèi）型的单元：“协调员”和“搬运员”。

 

一个或多个工作（zuò）人（rén）员连接（jiē）到一个（gè）协调器，形成一个称为（wéi）“连通容器平（píng）台”（CVP）的（de）实体（tǐ）。同时，协调员（yuán）还配备了导航GPS和惯性测量（liàng）单元（IMU），它可以（yǐ）计算定位，姿（zī）势和速度。搬运员只有能够（gòu）帮助（zhù）CVP沿着路径转（zhuǎn）向的执行（háng）器。每（měi）个（gè）协调员都知道（dào）并可以与所有连接的工作人员进行无线通信，结（jié）构包括多个CVP，并且各个（gè）CVP可（kě）以彼此锁定以形成（chéng）更大（dà）的实体。同时在他（tā）们的工作中（zhōng），研究人员（yuán）必须通过自主规划、跟（gēn）踪和连接机器人单元（yuán）组来应对（duì）挑战（zhàn）。例如，让每个（gè）单元都（dōu）有独特的能力来定位彼（bǐ）此，就如何分裂和改革达成一致，然后自（zì）由行动，这就需要复杂的通信和控制技（jì）术，这可能（néng）会（huì）使行动效率低下和缓慢。

 

原先新的测试侧重（chóng）于定制的锁定系统，具有非（fēi）常高的精度，可（kě）以以毫米的（de）精（jīng）度来连接到特定的点（diǎn），使用基于试验和（hé）错误算法的自（zì）主编程来（lái）确保连接到了正（zhèng）确的目（mù）标点。如今结构中所有（yǒu）连（lián）接的（de）CVP都（dōu）会比较其初始形状和新形状之间的几何差异，每个（gè）CVP确定它是否保持（chí）在（zài）同一位置以及是否需要移动，然后为每个（gè）移动的CVP分配用于来（lái）拆卸，并形成新形状的新位（wèi）置。

 

在预（yù）先（xiān）计（jì）算了这些无碰撞区域之后，CVP然后找（zhǎo）到到达其最（zuì）终目的地的（de）最短（duǎn）轨迹，这（zhè）仍（réng）然使其不会撞击（jī）固（gù）定单元，同（tóng）时，使用（yòng）自定义轨迹规划技术来计算在不（bú）中断的（de）情（qíng）况下到达（dá）目标位置的方式，同时优（yōu）化（huà）速（sù）度路线，因（yīn）而每个CVP预先计算移动CVP周（zhōu）围的（de）所有无碰撞区域，让他（tā）们旋转并远离静（jìng）止CVP。厉害的是（shì），优化技术用于使整个轨迹规划过程非（fēi）常有效，预计（jì）算只（zhī）需要100毫秒就可以找到并改进安全路径。随（suí）后（hòu），协调员使用来自GPS和IMU的数（shù）据估计其质量中心的姿（zī）态（tài）和速度，并无线控制每个单元的所有螺（luó）旋桨并移（yí）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）一大小的机器人（rén）装置上（shàng）进行，这些（xiē）装置（zhì）长（zhǎng）约1米，宽约半米，研（yán）究人员表示，他们的轨迹规划算法在控制长约4米、宽约2米的全尺寸单（dān）元时，会有更好的伸缩（suō）性。实验室里研究人员位于几种不同的变形场景，分别测试了三个单（dān）元的CVP，包括一个协调员和两个（gè）工人。每个场景都涉及一个CVP从初始形（xíng）状解锁（suǒ）并移动并重（chóng）新（xīn）连接（jiē）到（dào）第二个CVP周围的目标点。

 

像（xiàng）是三个CVP从连（lián）接的直线（xiàn）重新排列，它（tā）们在它们的侧面（miàn）被锁定（dìng）在一（yī）起，或者成为在前后连接的直线，以及“L”，在计算机模拟里，多达12个船只单（dān）元将自己从（cóng）例如矩形重新排列成正（zhèng）方形或从实心正方形重新排列（liè）成Z形（xíng）。

 

“这将是世界上第（dì）一（yī）座由（yóu）自主船队（duì）组成的桥梁，”拉（lā）蒂说一（yī）座（zuò）普通的桥会非（fēi）常昂贵（guì），因为你有船通过，所以你需要（yào）一（yī）座可以打开的机（jī）械桥或一座非常（cháng）高的桥。但是（shì），我（wǒ）们（men）可以（通过（guò）使用）自（zì）主（zhǔ）船只连接运（yùn）河（hé）的两边（biān），这些船只成为漂浮在水面（miàn）上的动态（tài）、灵敏的建筑。”

 

为（wéi）了达到（dào）这一目标，研究（jiū）人（rén）员正（zhèng）在进一步开发这种机器人，以确保它们能够安全地（dì）载人，并且（qiě）能够适（shì）应各种天气条件，如大雨。他（tā）们还确（què）保机器人能（néng）够有效地连（lián）接到（dào）运河的（de）两侧，运河的结构和设计可能会有很大的变化。