由英國牛津大學(xué)領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種全新的軟體機(jī)器人，它們無需電子元件、馬達(dá)或計(jì)算指令，僅靠空氣壓力就能運(yùn)作。研究顯示，這種“無腦”機(jī)器人并不依賴中央控制系統(tǒng)或程序指令，而是通過自身結(jié)構(gòu)與外界的物理作用實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)與協(xié)調(diào)。相關(guān)研究5日發(fā)表在《先進(jìn)材料》雜志上。
這一成果為發(fā)展具身智能開辟了新方向，也就是將決策與行為直接編碼在機(jī)器人的結(jié)構(gòu)中，從“靠大腦控制的機(jī)器人”，發(fā)展到“身體本身就是智能系統(tǒng)的機(jī)器人”。這種新型機(jī)器人更高效、更節(jié)能，未來有望在能源有限、環(huán)境復(fù)雜的場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)工作。
?軟體機(jī)器人由柔性材料制成，擅長(zhǎng)穿越復(fù)雜地形或操控易碎物體。該領(lǐng)域的一個(gè)重要目標(biāo)是，將行為與決策機(jī)制直接寫入機(jī)器人的物理結(jié)構(gòu)，使其無需復(fù)雜的感知和編程系統(tǒng)就能自適應(yīng)環(huán)境。但如何讓這種自動(dòng)化行為自然涌現(xiàn)，一直是一大挑戰(zhàn)。
??許多生物體無需中央控制就能實(shí)現(xiàn)身體協(xié)調(diào)。研究團(tuán)隊(duì)從自然界汲取靈感，設(shè)計(jì)出一種模塊化氣壓?jiǎn)卧軌蛳耠娮与娐分械碾娏饕粯觽鬟f空氣壓力，并完成不同機(jī)械功能。根據(jù)氣流設(shè)置，這一單元可執(zhí)行3種任務(wù)：像肌肉一樣在氣壓變化下運(yùn)動(dòng)；像觸覺傳感器一樣感知接觸變化；像閥門一樣控制氣流通斷。
?這些模塊猶如樂高積木，多個(gè)幾厘米大小的相同單元無需改變基本設(shè)計(jì)即可拼裝成不同機(jī)器人。團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室組裝了鞋盒大小的桌面原型，能完成跳躍、震動(dòng)、爬行等動(dòng)作。在特定連接下，單個(gè)模塊可同時(shí)執(zhí)行3種功能，只需持續(xù)施加氣壓，就能自主產(chǎn)生節(jié)律運(yùn)動(dòng)。當(dāng)多個(gè)模塊連接在一起時(shí)，它們會(huì)自然形成同步節(jié)奏，而無需任何計(jì)算機(jī)控制。
?團(tuán)隊(duì)展示了兩種典型裝置：一種“搖動(dòng)機(jī)器人”，能通過旋轉(zhuǎn)平臺(tái)自動(dòng)將珠子分類；另一種“爬行機(jī)器人”，能感知桌面邊緣并自動(dòng)停止，防止墜落。整個(gè)過程完全由機(jī)械反饋實(shí)現(xiàn)。這種協(xié)調(diào)行為不是預(yù)設(shè)指令的結(jié)果，而是由模塊之間的相互作用及其與環(huán)境的物理耦合自然產(chǎn)生。
?【總編輯圈點(diǎn)】
?這項(xiàng)突破將機(jī)器人從“算法驅(qū)動(dòng)”轉(zhuǎn)化為“結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)”，重新定義了機(jī)器人的自主性邏輯。在應(yīng)用層面，此類機(jī)器人有望突破傳統(tǒng)機(jī)電系統(tǒng)的極限：如在核污染區(qū)域、人體內(nèi)腔等極端環(huán)境中，無電子元件的特性可避免電磁干擾與硬件損毀；模塊化設(shè)計(jì)則支持快速重構(gòu)功能，像生物組織般自適應(yīng)多變場(chǎng)景。更深遠(yuǎn)來看，這項(xiàng)技術(shù)在未來或可發(fā)展出能自修復(fù)、自進(jìn)化的機(jī)械生命體。
