模塊化是一種非常重要的設(shè)計思路——在機器人領(lǐng)域禁灼，徹底的模塊化可以降低硬件生產(chǎn)成本和新軟件開發(fā)難度管挟，實現(xiàn)諸如自變形、自修復(fù)這樣高大上的功能弄捕。今天我們就來說說那些模塊化機器人僻孝。

看過《超能陸戰(zhàn)隊》都知道，電影里的主角 Hiro Hamada 秀出一款磁力機器人在比賽上備受矚目守谓。說是機器人皮璧，其實是由無數(shù)可以自己運動的小模塊組合而成，可以由人的意念控制分飞，隨意變?yōu)楦鞣N形狀悴务。如同電影中所展現(xiàn)的那樣，組合成橋梁譬猫、建筑物讯檐、快速移動的階梯等都不話下。

模塊機器人是由多個具有一定功能染服、結(jié)構(gòu)和自治能力的可互換模塊組成别洪。雖然意念控制隨意組合這樣的黑科技還只是存在于動畫片中，現(xiàn)實中最接近這樣的技術(shù)也還有很大的差距柳刮，但它所展現(xiàn)的「模塊化」和「可自重構(gòu)」概念卻非空穴來風(fēng)挖垛。

七十年代采用模塊化思路設(shè)計自動更換末端刀具的加工機器痒钝，八十年代日本的 Toshio Fukuda 首次將模塊化設(shè)計應(yīng)用在于整個機器人×《荆科學(xué)家和工程師們已經(jīng)鉆研了四五十年送矩，如今，模塊化在機器人身上發(fā)生了哪些奇妙的結(jié)合呢哪替？

達芬奇手術(shù)機器人

達芬奇手術(shù)機器人（Leonardo Da Vinci surgical robot）栋荸，有一個龐大的四機械臂系統(tǒng)和許多不同功能的手術(shù)器械。這些手術(shù)器械頂端都有相同的驅(qū)動和連接機制「即手術(shù)器械圖中的四個灰色圓盤凭舶，每個圓盤通過傳動系統(tǒng)連接到主機械臂上的驅(qū)動電機」晌块，可以被裝在任意一條機械臂上。

在保證這個相同連接機制的基礎(chǔ)上帅霜，生產(chǎn)商還能持續(xù)研發(fā)新的手術(shù)器械投入使用匆背，而不必要求醫(yī)院更換昂貴的機器人系統(tǒng)。

 達芬奇機器人的四機械臂系統(tǒng)

當(dāng)然身冀，這還是比較初級的模塊化運用钝尸，展示了模塊化設(shè)計可能具有的優(yōu)點。模塊化機器人本身是否能帶來更不可思議的效果呢闽铐？

Baxter蝶怔、 UR 系列等工業(yè)用的模塊機器人

近幾年驅(qū)動系統(tǒng)奶浦、傳動系統(tǒng)等的快速更新?lián)Q代兄墅，模塊化機器人設(shè)計的想法也逐漸得到產(chǎn)品實現(xiàn)，比如 Rethink Robotics 的 Baxter澳叉、Universal Robotics 的 UR 系列機器人等隙咸，一旦這些機器人的任一個關(guān)節(jié)受到損壞，更換起來也十分的方便成洗。

Rethink Robotics 的 Baxter

Universal Robotics 的 UR 系列

猿猴機器人 RoboSimian 

美國噴氣推進實驗室（Jet Propulsion Laboratory, JPL）在 2015 年 DARPA 機器人大賽展示的猿猴機器人 RoboSimian 五督。它的每一個四肢都由七個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)組成，每個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)采用同樣的硬件配置瓶殃。雖然外觀不大像猴子充包，但可以實現(xiàn)前進、攀爬遥椿、使用工具基矮、開車等動作。

RoboSimian 跨過障礙物

RoboSimian 由爬行變?yōu)檩喪剑ㄗ鹿诔　⒑笸瓤s到中間家浇、舉起前肢）

細(xì)胞機器人 Cellrobot

為了將模塊化機器人提升到一個高級形態(tài)，國內(nèi)一家初創(chuàng)公司利用「高級積木」做機器人的想法打造了一款細(xì)胞機器人 Cellrobot碴裙，這個產(chǎn)品由通用的球形單元和一些有特定功能（比如輪子钢悲、攝像頭点额、燈光等）的 X 單元組成，可以由用戶自己拼接設(shè)計為不同的形態(tài)莺琳。比如还棱，機械臂、遙控汽車芦昔、甚至是人形機器人诱贿。

Cellrobot 組裝的足式機器人

能爬管道的蛇形機器人

在仿生機器人領(lǐng)域，卡耐基梅隆大學(xué)（CMU）的蛇形機器人可以說是一個將模塊化與仿生機器人完美結(jié)合的例子咕缎。這個蛇形機器人由近十個完全相同的模塊組成珠十。這個機器人不僅可以爬過管道，還能上樹凭豪。

CMU 的蛇形機器人

蜘蛛外形的 Snake Monster

該實驗室還利用同樣的硬件和控制算法焙蹭，用六個月的時間打造了一款蜘蛛外形的六足機器人 Snake Monster，它的每條腿都是用蛇的模塊拼接而成嫂伞。它可以感受周圍環(huán)境對它的作用力孔厉，并調(diào)整姿態(tài)以維持平衡。

 CMU 的蛇形機器人「變身」六足蜘蛛 

相比之下帖努，如果用 Cellrobot 的模塊拼出了一只六足機器人撰豺，就算它能走，也很難爬過障礙物拼余、或抵抗外界干擾污桦。因為它并不具備感知外界作用力從而自我調(diào)整的能力。

模塊化家具機器人 Roombot 

瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院早前就已著手研究模塊化家具機器人 Roombot 匙监，它具備無限的靈活性凡橱。一個小球體就是一個 Roombot，它們通過鉸鏈相互連接亭姥，可按照指令移動稼钩、組裝成各種不同的家具。

另外达罗，你可以隨時發(fā)出指令擴大書桌的面積坝撑、降低高度。同時粮揉，模塊化機器人在被需要時隨叫隨到巡李，不被需要時還會乖乖的靠墻站、碼放起來等候下一個指令滔蝉。

Roombot 家具機器人 

軍用的 RoBattle 機器人

模塊化機器人還被應(yīng)用到軍事防護上击儡，以色列在陸軍防務(wù)展 Eurosatory上展出的 RoBattle 新型機器人，配有 6 個獨立液壓懸掛車輪蝠引，還可以裝備各式傳感器阳谍、雷達蛀柴、制圖系統(tǒng)和遠(yuǎn)程控制作戰(zhàn)模塊。

這樣的模塊化設(shè)計可輕松完成改裝矫夯，以滿足不同任務(wù)需求鸽疾，這一無人駕駛戰(zhàn)車計劃用于偵察活動、護送車隊和執(zhí)行其他作戰(zhàn)任務(wù)训貌。

以色列 RoBattle 新型機器人

這些模塊化機器人還遠(yuǎn)不及電影里的磁力機器人那樣強大制肮，但相信在不久的將來，磁力機器人會給我們帶來更震撼表演递沪。

題圖來源：電影『超能陸戰(zhàn)隊』