隨著傳感器、計算機、致動器和電池等組件的體積的縮小和效率的提高,機器人的體積越來越小。但如果要制作一個能跟人類交互的機器人,它們的體積還是要有個下限。如果機器人的制作是模塊化的,換句話說,用大量小型機器人組成大型機器人,那么在制作機器人時就可以利用小巧的組件。
在某種程度上,模塊化制作機器人更加復雜,而且如果制作一個機器人是復雜的,那么把n個機器人組合起來會更復雜。但是,如果開發者能解決模塊之間的通信和協調問題,那么模塊化系統也會帶來很多好處:機器人可以根據應用場景改變大小和配置,并且非常容易修復和重新配置。
MIT的ChainFORM就是模塊化的:這是去年MIT開發的LineFORM多功能蛇機器人的演變版本,ChainFORM引入了模塊化系統。你可以根據自己的需求,截下任意一段機器人然后重新組合做各種東西。
MIT媒體實驗室把ChainFORM稱為“可變形界面”,這是因為開發者來自有形媒體組,如果開發者是機器人組的,那這個機器人可能會被叫做“能閃光的可拆卸模組化蛇形機器人”。每個ChainFORM模塊包括多個面上的觸摸檢測、角度檢測、閃光燈和基于伺服電動機的致動器。最棘手的地方是通信架構:MIT必須發明能夠自動確定有多少模塊,以及模塊彼此如何連接的系統,同時保留實時輸入和輸出的功能。由于每個模塊的相對位置和方向始終是已知的,所以可以用它們來做一些很酷的事,比方說開發一個可以動態組裝的顯示器,即使在更改顯示器的模塊形狀時,它仍可以正常工作(或自適應地更改其功能)。
ChainFORM并不是完全模塊化的,因為每個模塊并不能獨立運作,它們是通過一根電線串聯供電,并且用一塊通過USB與計算機通信的主板進行整體操控。因為連接器的電阻不能大于32,所以供電線對可同時使用的模塊總數施加了限制。如果想增加模組數量,除非在ChainFORM的另一端再接一個電源。即便如此,模塊化的功能仍然很強大,每個模組可以施加0.8公斤/厘米的扭矩,這已經足以移動一些小東西。它們雖然推不動人類的四肢,但你能感覺到它們在用力,這是一種有效的觸覺反饋應用,它們還能支撐(和移動)自身的重量。
正在對ChainFORM進行功能升級的開發人員表示,它有很大的改進空間。接下來他們想實現在每個面上放置顯示器,并提高顯示器的分辨率。使用更多的聯合配置來連接不同的模塊,并將模塊拆分成不同的分支。實現模塊的自組裝,許多模塊化機器人已經能夠做到這點。開發人員對添加不同類型的傳感器模塊和執行器模塊進行了討論,這將提升整個系統的功能,但不會增加單個模塊的復雜性。這會讓ChainFORM成為由多種模塊組成的系統,(在我看來)跟現在的ChainFORM相比,外觀上會沒那么簡潔。
來自麻省理工學院媒體實驗室和斯坦福大學的Artem Dementyev、Sean Follmer、Joseph A. Paradiso和Hiroshi Ishii在2016的UIST上表示,“ChainFORM是用于可變形界面的線性集成模塊化硬件系統。”