研究人员创造了人工智能驱动的机器人,它们可以自主导航各种地形,即使在严重损坏的情况下也能继续移动。
这些机器的创造者说,这些看起来笨拙的机器人被称为“有腿的元机器”,可能会揭示对人类和动物进化的洞察,并为未来的机器人克服移动性限制提供一条道路。
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“在球体内,机器人拥有生存所需的一切:‘神经系统’、‘新陈代谢’和‘肌肉’,”主要研究作者萨姆·克里格曼西北大学计算机科学以及化学、机械和生物工程助理教授在声明中说道。“我指的是电路板、电池和电机。这些模块在机械上很简单。它们只能绕一个轴旋转,但它们却非常运动和智能。”
机器人积木
机器人的模块化特性允许将多个部件或“肢体”连接到单个机器人上,从而改变其形状和运动,而不会抑制其在非结构化地形中前进的能力。
与大多数其他移动机器人不同,这些机器人具有严格定义的结构,并且倾向于遵循熟悉的两足和四足设计,这些元机器允许更广泛的配置。
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研究表明,这种方法可能使研究人员能够创建和研究不同的移动形式,并检验我们关于运动进化的概念。在实验中,超机器已经展示了类似于跳跃的袋鼠或起伏的海豹的运动模式。
尽管四肢的组合可能看起来很笨拙,但机器人在遇到困难时表现出令人印象深刻的自我恢复能力,即使它们完全翻转。他们可以跳过障碍,甚至可以在半空中表演杂技。
模拟进化
这些机器人令人印象深刻的能力之所以成为可能,是因为该团队拥有强大的人工智能,它模拟了驱动机器人的进化算法自然选择。
起初,模拟纯粹是基于软件的,并且仅限于计算机程序内的操作。人工智能的任务是利用机器人的模块化部件创建新颖的身体配置,目标是创建穿越不同地形的最有效的组合。
在人工智能在虚拟环境中测试设计并丢弃那些不合适的设计后,团队组装了模型进化出的最佳三足、四足和五足设计。这些机器可以穿越由砾石、草、树根、树叶、沙子、泥土和不平坦的砖块破坏的地形,无需中断或人工干预。
元机器难题中最令人印象深刻的部分是机器人在受损时的适应能力。该团队进行了模拟,其中各种配置遭受断裂或失去整个肢体,但模块适应继续移动。
克里格曼说,通过将数十亿年的进化压缩到几秒钟内,机器人设计可以迅速超越传统配置。
克里格曼说:“进化可以揭示不同于甚至超出人类以前能够想象的新设计。”“所以,我们真的想研究它是如何以及为什么起作用的。最好的方法——或者至少是最有趣的方法——是在现实条件下进化结构。”
C.于,D.马修斯,J.王杰顾,D.布莱克斯顿,M.Rubenstein 和 S. Kriegman,可重构模块化机器人中的敏捷腿式运动,Proc。国家。阿卡德。科学。美国 123 (10) e2519129123,https://doi.org/10.1073/pnas.2519129123(2026)。