科技日报记者 张梦然
日本京都大学和名古屋大学研究人员设计出一种新的自动化方法来设计机器人，该方法可以同时改进它们的形状、结构、运动和控制器组件。发表在《人工生命和机器人》上的该项研究从脊椎动物的进化中汲取了灵感。
研究人员表示，自动机器人设计是一个全新研究项目。它的主要目标是为给定任务设计一个性能良好的机器人。由于机器人形态和控制器的可能组合数不胜数，通过人工探索无法设计出最好的机器人。因此，有必要建立一种使用计算机自动设计机器人的方法。
从本质上讲，研究项目并不想为特定应用开发单个机器人设计，而是希望探索创建一个系统，可自动生成具有特定形态和特征的机器人设计。如果这样的系统有效工作，它最终可以简化特定任务机器人系统的开发。
自动机器人设计系统最显着的特点是它的部分灵感来自脊椎动物的进化。研究人员假设随着它们几个世纪的进化，脊椎动物体内的骨骼数量趋于减少。他们的系统遵循基于这一假设的 “改进规则”。更具体地说，它被训练通过从先前开发的复杂机器人中移除不必要的刚性部件，这反过来又允许它为新设计的机器人识别更有效的形态和控制器组件。
目前的步行机器人通常具有类似于脊椎动物的形态，例如狗。模仿脊椎动物的进化可设计出性能与这些实用机器人相当的机器人。此外，研究人员希望，在理想情况下，比今天的脊椎动物更为进化的形态能够出现并表现得更好。
研究团队在一系列测试中评估了他们的自动机器人设计方法，并将其与其他机器人设计策略进行了比较。他们发现受脊椎动物进化启发的改进规则可创建出简化且有趣的机器人设计。
研究人员表示，机器人形态的离散因素，即需要多少刚性部件以及它们应该如何连接，在理论上很难处理，因此它们在很大程度上取决于设计师的经验和直觉。或者，在自动机器人设计的研究中，它们经常以几乎详尽无遗的方式进行探索。新研究通过设置一个简单的规则来提高搜索效率：单调减少刚性部件的数量。
研究人员引入的自动机器人设计方法可在现实世界中实施，以加快和改进机器人的设计。研究人员称，人类发明轮子是为了在平坦的地形上高效移动。随着机器人形态范围的扩大，轮子也应该自动发明。如果存在比轮子更好的机制，自动机器人设计甚至应该能够发明它。此外，随着任务范围的扩大，应该能发明更好的飞行器、轮船、工业机器人等。
