近日，挪威奧斯陸大學(xué)信息學(xué)系機(jī)器人與智能系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的一個研究團(tuán)隊(duì)正在設(shè)計(jì)開發(fā)一種可3D打印的機(jī)器人。這種機(jī)器人具備自我學(xué)習(xí)和自我修復(fù)能力，可以在人類無法存在的環(huán)境里——如被破壞的核電廠、遙遠(yuǎn)的外星空間——獨(dú)立解決復(fù)雜的任務(wù)。
該機(jī)器人團(tuán)隊(duì)已經(jīng)先后設(shè)計(jì)了三代自我學(xué)習(xí)和自我修復(fù)的機(jī)器人。 第一代機(jī)器人，是一個“機(jī)器人雞”，研究團(tuán)隊(duì)稱之“Henriette”，它能自學(xué)走路和跨越的障礙。Henriette曾經(jīng)失去了一條腿，在沒有得到它的設(shè)計(jì)者和程序員的幫助的情況下，它學(xué)會了使用剩下的一個腿走動。
第二代自主學(xué)習(xí)的機(jī)器人，是由碩士研究生Tønnes Nygaard設(shè)計(jì)的。這臺機(jī)器人的不同之處在于它是基于一個模擬程序設(shè)計(jì)的，該程序能夠計(jì)算出自己的身體應(yīng)該是什么樣子的——例如，它應(yīng)該有多少條腿？這些腿應(yīng)該有多長？腿與腿之間的距離應(yīng)該是多少？等等。一言以蔽之，這臺機(jī)器人能夠設(shè)計(jì)自己。
第三代機(jī)器人也是迄今最靈活的一代機(jī)器人，它結(jié)合了上兩代機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)，能夠根據(jù)模擬程序提示自己所需要的腿和關(guān)節(jié)的數(shù)量，同時還具備自我學(xué)習(xí)和自我修復(fù)的能力。據(jù)助理教授Kyrre Glette介紹，其工作過程如下：“我們告訴仿真程序我們希望機(jī)器人做什么、它應(yīng)當(dāng)走多快、它的大小和能源消耗的水平。然后該程序以此為目的進(jìn)行運(yùn)算，在數(shù)千種可能的配置和路徑中找到人工進(jìn)化的最佳模式。
研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過了三代的迭代設(shè)計(jì)研發(fā)之后，其機(jī)器人的運(yùn)行機(jī)制變得益發(fā)復(fù)雜，而研究人員也相應(yīng)地希望該機(jī)器人能夠執(zhí)行更加復(fù)雜的任務(wù)。據(jù)了解，這些機(jī)器人都是通過3D打印制作出來，然后進(jìn)行功能測試的。在測試中研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),機(jī)器人在“真實(shí)世界中表現(xiàn)出來的功能常常與它要模擬的對象不同。”另一位團(tuán)隊(duì)成員Mats Høvin教授指出。
機(jī)器人研究團(tuán)隊(duì)成員
如何縮小機(jī)器人仿真程序的學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐能力與現(xiàn)實(shí)世界之間的差距是當(dāng)下機(jī)器人研究團(tuán)隊(duì)所面臨的挑戰(zhàn)。
對于機(jī)器人來說更為實(shí)際的是當(dāng)它們在面對困難的時候應(yīng)當(dāng)如何去做。在理想狀態(tài)下，一個能夠自我學(xué)習(xí)和自我復(fù)制的機(jī)器人的主要功能之一就是自主應(yīng)對不可預(yù)見的問題。例如，研究團(tuán)隊(duì)提供的一個場景是這樣的：機(jī)器人進(jìn)入受損的核電廠，遇到了未曾預(yù)料到的樓梯。它的反應(yīng)是先拍攝樓梯的照片，并對照片進(jìn)行分析，然后，配備自己的3D打印機(jī)，3D打印和安裝部件，幫助它越過樓梯。
在另一個場景中，一個能夠自我學(xué)習(xí)、自我修復(fù)的機(jī)器人被送進(jìn)了遙遠(yuǎn)的星球中的一個深深的礦井，它需要在不平的地形上進(jìn)行導(dǎo)航，爬上巨石，并改變方向。當(dāng)它遇到的問題時，它會分析形勢，并可能為自己增加必要的部件作為回應(yīng)——例如，在其原有的兩條或四條腿上，再加兩條腿，這將幫助它像螃蟹一樣爬過粗糙的表面（就像視頻中看到的那樣）。
3D打印在其中起到的作用無可估量，它既是研究團(tuán)隊(duì)用來制造機(jī)器人原型的利器，又是機(jī)器人內(nèi)置的工具，幫助它們解決在上述類似場景中遇到的問題。“3D打印機(jī)，”Høvin說，“能夠制造出你想要的任何對象，這意味著你不必操心模具的事，并能夠一次打印出結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜的零件。”
奧斯陸大學(xué)使用的3D打印機(jī)價位在40萬挪威克朗（約合58000美元）和300萬挪威克朗（約合44萬美元）之間。目前尚不清楚，在研究和原型階段，這些自我修復(fù)的機(jī)器人使用什么樣的打印機(jī)。
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