用橡皮筋給機器人編程

從倉庫中的物品分類到吸塵時移動家具，如今的機器人使用傳感器、軟件控制系統和移動部件來完成任務。任務越複雜或環境越複雜，電子元件就越笨重和昂貴。

哈佛大學約翰·A·保爾森工程與應用科學學院 (SEAS) 的機械研究人員認為，還有另一種設計機器人的方法：將預期功能直接編程到機器人的物理結構中，使機器人能夠對其環境做出響應，而不需要大量的機載電子設備。

SEAS 應用力學教授 Katya Bertoldi 實驗室的一個團隊開發了一種實驗性步行機器人，該機器人僅由四個運動部件組成，通過橡皮筋連接並由單個電機驅動。由於使用橡皮筋編程的動作，機器人可以在迷宮中導航並避開障礙物；它的動作只會根據環境如何接觸或按壓它而改變，它沒有電子大腦。

他們還表明，相同的機械編程可用於創建可以按質量對物體進行分類的機器人。此次演示可能會引發對機器人基礎知識的新研究，有可能開發出更小、更簡單、能夠執行多種功能的機器人。

發表於 美國國家科學院院刊, 工作 該項目由貝托爾迪實驗室的研究生萊昂·坎普 (Leon Kamp) 領導，他的二級研究生學習重點是批判媒體實踐。坎普接受過工程和建築方面的培訓，後來將機器人技術作為他對形式、材料和力學興趣的實際應用。他想知道是否有可能利用機械原理將機器人智能引入到結構中。

坎普說：“這是遵循功能原理的形式的極端版本​​，其中記憶、適應性和智能等功能可以通過幾何形狀和材料參數來實現。”

坎普和他的同事用一串扁平塑料塊構建了他們的機器人機制，這些塑料塊通過槓桿和橡皮筋連接起來。拉伸鬆緊帶需要一定的能量來旋轉每個槓桿。該機構的運動可以“編程”，因為它遵循所需能量最少的旋轉順序。通過在該機構上安裝一條腿，他們構建了一個可以向前和向後行走的機器人，使用一個電機來實現不同的橡皮筋配置。

這種物理編程使機器人能夠被動地感知環境力量並做出反應。它通過附在其前面的一對觸角“感知”周圍的環境。當一根天線遇到障礙物時，機器人會做出反應並適應從直行到返回。他可以獨立地穿過迷宮或避開障礙物。

在另一種配置中，該機制可用於根據物體的質量自動對物體進行分類。在這種情況下，橡皮筋用於“編程”，針對特定的目標質量在不同位置拾取和放下物體。

儘管該機制只能執行少量簡單任務，但該概念可以擴展到移動速度更快或跳過障礙物的機器人。未來，此類機器人可以由輕質且易於製造的柔性材料製成。這種設計可能會帶來物理智能的自主機器，並且需要更少的電子設備或傳統控制系統來運行。