這款在《自然通訊》發表的機器人，為變形金剛來到現實創造可能性

有沒有一種新的交通方式能解決上班高峰期出行的「人從眾」模式，徹底解決交通堵塞問題？

想必很多人在遭遇「交通堵塞」或「擁擠人群」時都曾思考過這個問題。讓汽車變成變形金剛，跨越車輛或許大部分人的想法。

近日，《自然通訊》發表的一款M4（多模式移動變形機器人Morphobot）非常符合人們對未來交通出行工具的幻想。

據悉，M4由加州理工學院和美國東北大學共同開發，意在製作一種能夠在非結構化、多基質環境下具有廣泛運動可塑性的機器人。該機器人移動能力非凡，未來具有多模態複合跨界移動的可能性。

人類的機器人設計很多都是透過動物仿生得到的靈感。自然界中海龜和海獅等水生動物使用前鰭實現游泳，也可以使用前鰭支撐其沉重體重像四足動物一樣在地面上行走；貓鼬使用四肢奔跑行走，也可以透過後肢站立來偵察周圍環境；幼年麝雉使用翅膀飛行，也可以利用翅膀輔助爬上垂直或陡峭的斜坡避難。

海獅腳蹼輔助行走b貓鼬的後肢輔助偵察c雉雛鳥利用翅膀輔助四足運動d Chukar 鳥翼輔助傾斜行走

加州理工學院和美國東北大學聯合團隊同樣受這些具有相當大運動可塑性的動物啟發，並參考這些動物利用其形態功能結構來重新調整附肢的用途，誕生了一種「可以在需要時創造（或消除）冗餘並獲得移動優勢」的思路。

同時，研發團隊也在M4機器人上進行了這個想法的實踐，讓M4機器人的4條腿能透過變形進行冗餘操作，以最大限度地提高運動可塑性。

透過重新調整，M4的四條腿可以具備幾種不同形態：

l用於四足運動的四條腿

l用於飛行的四個推進器

l兩個推進器 兩個輪子，用於在 45 度斜坡上進行 WAIR

l兩個推進器 兩個輪子，用於翻越大型障礙物

l兩個輪子 兩手進行機車操縱

lMIP 的兩個輪子

lUGV 四回合

l用於蹲伏的四個輪子

底盤底部配件能夠重新調整為輪子、腿部或推進器，這項模組化設計的實現，為M4性能提升提供了重要條件。

當 M4 需要用兩個輪子站立時，四個輪子中的兩個會折疊起來，其內建的螺旋槳向上旋轉，為機器人提供平衡。

當M4需要飛行時，四個輪子全部折疊起來，螺旋槳將機器人抬離地面。

M4 機器人透過其傾斜輪內的四個旋翼飛行

輪組件上的關節設計同時也允許M4 執行行走運動。

只是在M4目前的迭代中，行走動作主要是概念驗證。在未來，M4世代有望具備能夠有效地穿越難以行走的複雜地形的能力，這是行走機器人難以實現的。

M4機器人從駕駛模式轉變為步行模式

據了解，M4的運動姿態包括飛行、滾動、爬行、蹲伏、平衡、翻滾、偵查、局部操作8種不同類型，可以藉助附肢重新利用的冗餘操作來執行各種運動模式。透過變形機身和可切換帶罩螺旋槳重新調整附屬物的用途，M4可以切換為無人駕駛地面車輛(UGV)、移動倒立擺(MIP)、無人機系統(UAS)、推進器輔助MIP、腿式運動和機車操縱MIP 模式。

在卓越移動能力之外，M4研發團隊還為其加入了賦予其「靈魂」的人工智慧，將機器人的運動靈活性與人工智慧相結合，使M4能夠根據前方的地形自主選擇最有效的運動形式。

例如在陌生環境，M4會先以最節能的四輪滾動模式開始。當遇到巨石等障礙物時，M4將切換到站立模式，借助內部整合的感測器，對區域進行多用途掃描來進行空中測量和偵察，從而提供關鍵的戰略態勢感知。

當遇到峽谷或輪式機器人無法穿越的其他特徵，M4將由把輪子重新配置為轉子，飛過峽谷到另一邊，然後繼續滾動。

當被問及對加州理工學院和美國東北大學聯合開發的此款多模式移動變形機器人M4的看法事，加州理工學院自主系統與技術中心(CAST)主任漢斯·W·利普曼Mory Gharib 教授（83 年博士）表示：「M4目前所擁有的超越性能為其應用領域的拓展提供了更多可能，在緊急救援之外，M4或將進一步在進行搜索、太空探索、住宅空間的自動包裹處理和數位農業等其他領域發揮更大作用。」

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