机器人水上造桥造陆载人这些科幻片中的场景快实现了

你是否曾经幻想过，面对一条大河，只需将手中的机器人轻轻投入河中，它便能即刻变形成为一艘船或者一座桥梁，带你轻松过河？而且，这艘机器人还能在水面上自由变换形态，就像科幻电影中的场景一样。如今，这个梦想正逐步成为现实！

一年前，MIT的研究人员创造了一种全新的自动机器人船原型，他们将其命名为“roboats”，这种机器人能够与Voltron风格相结合，构建出全新的结构。如今，MIT的机器人船队已经拥有了“变形”的神奇功能。

通过自动断开并重新组合成不同的配置，这些机器人在阿姆斯特丹的运河中能够形成各种浮动平台。在MIT的实验室水池中，这些机器人能够从直线迅速排列成“L”形或其他形状。未来，阿姆斯特丹希望这些机器人渡船能够在其165条蜿蜒的运河中巡航，运输货物和人员，收集垃圾，或者自行组装成桥梁和舞台等临时结构，以缓解城市繁忙街道的拥堵问题。

这些应用的实现得益于MIT研究人员的不懈努力。去年，他们设计了一种低成本、3D打印的船只原型，这些船只更加高效灵活，并配备了先进的轨迹跟踪算法。最近，他们还创造了一种自动锁定机制，让船只能够相互瞄准并紧密扣合。如今，这些船不仅可以连在一起，而且非常坚固。

在上周的多智能体系统国际研讨会上，MIT的研究人员描述了一种算法，该算法能够使船体平滑地重塑自己。该算法负责所有规划和跟踪工作，使得一组船体单元能够在一组配置中解锁、行进并重新连接到新的设置配置上。

在MIT的水池和计算机模拟中的演示中，这些机器人船只能够从直线或正方形重新排列成其他形状，如矩形和“L”形。实验性的变形转换只需要几分钟就能完成。更复杂的变形可能需要更长的时间，这取决于移动单元的数量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的主任表示：“我们已经能够让现在的船只与其他船只建立和断开联系，希望将阿姆斯特丹街头的活动转移到水面上。”MIT的电气工程和计算机科学教授则进一步设想：“如果我们需要将材料或人员从运河的一侧送到另一侧，那么一组船可以组合在一起形成桥梁。或者，我们可以为花卉或食物创建更广阔的平台市场。”

这些机器人船配备了传感器、水下推进器、GPS、照相机和微型计算机。目前，它们可以按照预先确定的路径进行测试。在更新的3D打印原型上进行测试后，这些机器人将获得更多的自主性，从而完成更多的任务。

为了简化操作，研究人员开发了两种类型的单元：协调员和搬运员。多个协调员可以连接在一起，形成一个实体。每个协调员都知道如何与所有连接的工作人员进行无线通信。这些机器人单元组需要通过自主规划、跟踪和连接来应对挑战。例如，如何让每个单元都有独特的能力来定位彼此、达成共识并自由行动，这需要复杂的通信和控制技术。

最新的测试重点在于定制的锁定系统，这个系统具有非常高的精度，能够以毫米的精度连接到特定的点。如今，所有连接的CVP（连通容器平台）都会比较其初始形状和新形状之间的几何差异，然后为每个移动的CVP分配新的位置以形成新形状。这一创新技术将为阿姆斯特丹等运河纵横交错的城市带来巨大的便利和效益。在预先计算无碰撞区域后，CVP开始寻找通往最终目的地的最短路径，同时确保不会与固定单元发生碰撞。借助自定义的轨迹规划技术，我们能够计算在不中断的情况下到达目标位置的最佳方式，并优化速度路线。为此，每个CVP都会预先计算其周围所有无碰撞区域，并远离静止的CVP。优化技术的运用使得整个轨迹规划过程极为高效，仅需100毫秒就能找到并改进安全路径。

（图片来源：少林寺）

实验在一组四分之一大小的机器人装置上进行，这些装置长约1米，宽约半米。研究人员表示，他们的轨迹规划算法在控制全尺寸单元时表现出良好的伸缩性，这些单元长约4米，宽约2米。实验室中设置了多种不同的变形场景，测试了三个CVP单元，包括一个协调员和两个工人。

在这些场景中，CVP单元从初始形状解锁，移动并重新连接到目标点。例如，三个CVP单元从连接的直线重新排列，它们在侧面被锁定在一起，或者成为前后连接的直线，以及呈现“L”形。计算机模拟中，多达12个船只单元能够从例如矩形重新排列成正方形，或从实心正方形重新排列成Z形。

拉蒂说：“这将是一座由自主船队组成的世界上独一无二的桥梁。”与传统桥梁相比，这种自主船只组成的桥梁能够大大降低建造成本。因为船只需要通过运河，所以不需要建造昂贵的机械开合桥或高桥。相反，我们可以使用自主船只连接运河两岸，这些船只就像漂浮在水面上的动态、灵敏的建筑。

为了实现这一目标，研究人员正在进一步开发这些机器人，以确保它们能够安全地载人，并且能够适应各种天气条件。他们还将重点确保机器人能够高效地连接到运河两岸，同时根据运河的结构和设计进行相应的调整。