杨先碧博客链接：http://blog.sciencenet.cn/?41850
科幻片《变形金刚》中会变形的机器人深深赢得了小孩子的喜爱。其实，它们不只是小孩子的所好，也是机器人研究专家的目标。最近，美国研究人员就开发出一种会变形的超级机器人，有望在人迹罕至的区域进行完全自主的活动。
最早提出开发会变形机器人的是美国国家航空航天局，他们希望这种机器人能够在太空探索中大显身手。在航天专家的设想中，这种机器人是若干个模块，它们整整齐齐地码在航天飞行器中，到达外星之后，它们被投放到外星荒漠中。此时，它们自行组装成一辆越野车，在崎岖不平的外星荒漠中穿行，当它找到一个适合植物生长的区域后，它们变身为一个小型温室，让种子在其中发芽，长成幼苗，然后由变身为机器人，把这些幼苗栽种到外星土壤中。当然，航天专家还希望变形机器人可以完成更多的外星探测任务。
接手这项研究的是美国南加州大学的研究人员，他们给正在开发的机器人命名为 “超级机器人（superbot）”，目前已经完成了一个具有20个模块的变形机器人。负责该项目的华裔科学家沈为民说：“你可以建造不同类型的机器人，每种做不同的事情，但是这会很贵。”然而，有了可变形的超级机器人，一个机器人就可以完成不同性质的任务，大大地节约了资源，不但可以降低制造成本，而且可以降低运输成本和维护成本。虽然单个变形机器人会比单个单功能机器人要贵得多，但是它们的性价比会很高。
目前，超级机器人还不能像科幻影片中的变形金刚那么强大，变形金刚转眼就可以卡车或F-22战斗机，而超级机器人只能进行简单的变形。这主要是因为超级机器人的模块还较少，组装更多模块的技术尚不成熟。然而，研究人员希望有一天模块化机器人像超级机器人，可以因任务须要，随时随着环境改变它们的外形。
到目前为止，超级机器人被设计成2条、4条或6条腿的组合，移动起来像蛇一样，用身体滑行或扭曲，甚至像毛毛虫般蠕动。6个模块可以形成履带，有些组合还可以舞动绳子。如果需要攀爬，它就能“变出”腿来。如果需要下山，它可以变形成一个球滚下去，就像自然界某些虫子的下山方式一样。
其实，这种依靠模块进行自我组装的机器人并非南加州大学的独创，多年来不少机器人专家都在从事这方面的研究。2008年，美国宾夕法尼亚大学一个研究小组研制的模块机器人被人踢得四分五裂之后，可以依据各自发射的无线电信号慢慢地凑在一起，然后按照原有的样子组装在一起。
而南加州大学的超级机器人功能更强大一些，它们具有更好的自我修复和重组的能力，因为每个模块都是一个独立的机器人，每个模块间可以用红外线和无线电互相联络。该模块会不断查看是否有其它模块在附近，并且评估它们是否应结合在成超级机器人上，作为一只手臂或一条腿。在一次展示中，研究人员将超级机器人分成两半，它们就变成为两个独立的机器人。4条腿的超级机器人分成两半，立刻变成2个2条腿的机器人。2条腿的机器人有时移动起来好像人们在水中蝶泳一样。接着，这些机器人改变成为一条长长的蛇形机器人。
除了航天机构，美国军方和政府机构也对超级机器人表示兴趣。南加州大学的研究资金来自美国国防部高级研究规划局、空军、陆军和国家科学基金会。在不久的将来，可自我组装和自我修复的变形机器人有望用于外星探测、军事情报搜集、抗灾抢险等领域。
杨先碧 博客文章
2010-03-01