MIT的方块成精：蹦、跳、自旋、后空翻，还能自己组队的「骰子」

机器之心报道

机器之心编辑部

MIT 计算机科学与人工智能实验室（CSAIL）最近开发了一种长得像俄罗斯方块的机器人，名为 M-Block，它们能蹦能跳、会后空翻还能互相识别并自行抱团组装在一起。

研究人员介绍称，「M 代表运动（motion）、磁力（magnet）和魔力（magic），」MIT CSAIL 负责人 Daniela Rus 教授说道。「『运动』是指立方体机器人可以跳跃；『磁力』是指它们之间通过磁铁连接，一旦连接，他们就可以退组装成各种结构。『魔力』代表它没有任何活动部件，积木像是由魔法驱动的。」

M-Block 机器人自己组装成各种结构。

M-Block 或许可以和来自古老中国的一种博弈游戏——「麻将」搭配使用，那样就不用自己动手掷骰子了。

设计精巧的内部装置使得 M-Block 可以完全自主旋转，像极了一只成精的骰子。

这些方块非常团结，能够紧紧地贴在一起。

每个面上的磁铁使得 M-Block 可以彼此贴在一起。

它们还会「轻功」，能够优雅地从一个队友跳到另一个队友身上。

一个优雅的后空翻，落地满分。是精湛的体操艺术，还是中国功夫？

有时它们也能勉强用作「俄罗斯方块」游戏：

从队友身上爬下来。

这组「俄罗斯方块」的灵感来源于蜜蜂，据了解，蜜蜂出现于 1 亿多年以前，在同时期物种早已灭绝的今天，蜜蜂这个群体却靠着顽强的协作能力延续下来。

成群的、简单的交互机器人有解锁神秘力量的潜力，能够完成复杂的任务，但让这些机器人形成类似蜂群的思维还是一大难题。为了破解这一难题，MIT 的研究者想到了一种极其简单的方案：打造一组能够互相攀爬、后空翻并在地上快速行动的方块机器人。

经过历时六年的研究，这些机器人终于能实现彼此沟通了。它们的每个面上有类似条形码的系统，可以帮助其认出彼此。16 个方块组合在一起能完成一些简单的任务，如排成一条线、按箭头前进或追踪光源。

M-Block 可以按箭头方向前进。

每个 M-Block 内部都有一个飞轮（flywheel），每分钟转 20000 次。飞轮制动时使用角动量。方块的每一面和边上都有永磁体，使得任意两个方块都能附着在一起。

尽管这些积木无法像《我的世界》里那样快速操纵，但研究团队认为它们在一些探测工作乃至灾难响应机制中会派上用场。

团队的想法是：「想象一下正在燃烧的建筑中楼梯无法通行了，在未来你或许可以通过丢出 M-Block，让他们自动搭建一个临时楼梯，以爬上屋顶或下到地下室营救受害者。」

尽管内部机制非常复杂，但它的外部特征却很简单，这样设计能让块与块直接的连接更加牢固。除了检查和救援以外，研究者们还设想将这种方块用在游戏、制造和医疗保健中。

CSAIL 博士生 John Romanishin 说：「它的独特之处在于便宜且坚固，可以轻松拓展到百万块以上的规模。」John 是有关该系统新论文的第一作者，2019 年 11 月他也会在 IEEE 国际智能机器人与系统大会上详细介绍 M-Block 这篇论文。

对比一下看，此前的模块化机器人系统，通常使用小型机械臂单元模块来挪动，即使进行最简单的动作也需要大量的协调工作，仅仅一个跳跃动作就需要多个指令。

而且，在通讯方面，其他尝试使用红外线或者无线电波的并不怎么好用：如果某个区域内有多个机器人，并且他们都在互相发送信号，信号之间就可能会互相干扰。

2013 年，团队就搭建了 M-Block，他们创造了借助惯性移动的六面立方体。所以，与其说用活动臂来链接结构，不如说是这些方块内部有个「重量」，让它们「转向」结构的侧面，从而让方块旋转和移动。

每个模块在六个面的任意一面上时都能移动，最终生成 24 种运动方向。如果没有活动臂或者其他什么的来拨动方块，它们可能更容易避免碰撞，也避免受到损坏。

解决物理障碍以后，还有个严峻的挑战：如何使用这些多维数据集进行通讯，稳妥地标识出相邻模块的配置情况？

Romanishin 提出了帮助机器人完成简单行动或任务的算法——这个让他们想到了「条形码」。在这个系统中，机器人就能感知到其他模块的身份和配置情况。

在一个实验中，团队让模块从随机形状重排为一条线，然后看这些模块是否真能确定自己的连接方式。如果不能，它们将不得不选择一个方向，并沿着这个方向不停滚动直到尽头。

最后，90% 的 M-Block 都能成功地排成一条线。

研究人员表示，他们在未来还将打造体积更大、功能更强的 M-Block 机器人。

完整视频：

参考链接：http://news.mit.edu/2019/self-transforming-robot-blocks-jump-spin-flip-identify-each-other-1030