科罗拉多大学博尔德分校的ATLAS研究所的研究人员最近开发了一群形状不大的小型
机器人，称为ShapeBots。这些可自我变形的机器人（已发表在arXiv上的一篇论文中提出）可以更改其个人和集体配置，以便在各种设置中显示和可视化信息。
ShapeBots代表了一种新型的形状更改界面，该界面由大量可自我变形的机器人组成。A）两个ShapeBot元素。B）用于自动转换的基于微型卷盘的线性致动器。通过利用个体和集体转换，ShapeBots可以提供C）交互式物理显示（例如，渲染矩形），D）对象致动（例如，清理桌子），E）分布式形状显示（例如，渲染动态表面）和F ）嵌入式数据物理化（例如，在美国地图上显示各州的人口）。
图片来源：Suzuki等。
这些机器人是由博士生铃木龙子（ryo suzuki）和郑立民（clement zheng）在科罗拉多大学博尔德分校（university of colorado boulder）其他几名研究人员的帮助和监督下开发的。他们的工作灵感来自于铃木之前的一些研究工作，比如“反应性”项目，在这个项目中，铃木通过直接的手操作来编程微小的机器人行为。
铃木始终对动态的人机交互着迷，并且他经常尝试开发可以以独特和创新方式与用户通信的机器人。到目前为止，他大多数研究的主要目标是提出新的计算媒介，可以增加和改变人类对周围环境的思考，设计，编程和交互方式。进行这项研究的另外两名研究人员Ellen Do和Mark D. Gross表示：“人类环境的规模可能不同。” “例如，桌面环境可以在桌子上包括物体，或者在桌面表面上有投影。办公室环境可以包括家具，例如桌子，椅子，还包括书架和橱柜，或者墙上的钟表，海报和白板。这些对象也可以用机器人移动或变换。”
在最近的合作中，Do，Gross，Suzuki，Zheng及其团队的其他成员着手研究ShapeBots可能会做什么，以及它们如何与人类互动。Suzuki和Zheng专注于构建机器人并对其行为进行编程。
“我们研究的思想很简单，如果我们所有的环境都是由可变形的小型机器人组成的，那该怎么办？” Do和Gross解释道。“这些小型机器人在哪些有用的场景中可以帮助使我们的生活变得有趣或更轻松？这些场景的一些示例可能是清洁桌面，防止我们拿起太热的咖啡杯，根据以下信息显示人口信息：地图上的地理位置，用作交互式图形等。”
每个单独的ShapeBot都配备小型电动机，使其可以在平坦的表面上行驶，以及用于伸展和缩回其手臂的附加电动机。机器人与主机通信，该主机使用摄像机连续跟踪其位置，并跟踪摄像机的位置。主机编排了机器人在平坦桌面上的运动，以机器人和机器人的运动和手臂运动（即伸展或缩回）的形式单独和整体地指导它们。
Do and Gross表示：“ ShapeBots的主要优势在于它们的成本低廉，因为它们是由简单的电子产品和通用材料制成的。“我们手工组装了每个机器人，每个机器人的成本约为25美元。此外，ShapeBots还提供了一种通用的方式来“物理化”信息（数据）。”
过去的许多研究都探索了在二维屏幕上可视化和显示信息的方法。另一方面，由这组研究人员开发的ShapeBots将动态数据可视化扩展到3-D环境，从而允许用户与呈现给他们的信息进行物理交互。与其他机器人相比，ShapeBots可以通过伸出或缩回手臂来更改其形状和群组配置。它们具有大多数机器人群的能力；他们还可以通过他们的转换向用户集体显示数据。
为了改变形状，机器人利用了小巧而纤细的（2.5cm）执行器，该驱动器的灵感来自于卷尺背后的机制，它可以水平和垂直延伸至20cm。这些执行器采用模块化设计，可将群体转换为各种形状和几何形状。
Do和Gross表示：“我们的研究表明，我们可以使用大量廉价的小型机器人与信息进行交互，从而将物理世界和数字世界联系起来。” “但是，我们开发的ShapeBots仍然是一个原型。它们在实验室环境中相对强大，但是在三年级的教室中使用时间不长。”
到目前为止，研究人员已经使用变形机器人完成了简单的实用和可视化任务，例如清理桌子或在美国地图上显示各州的人口。但是，由于自变换机器人群仍然是原型，因此团队必须对其进行完善并进行进一步的测试，然后才能将其引入现实环境。
研究人员最终希望减小机器人的尺寸，同时降低制造成本并提高其可靠性。实际上，按照现在的大小，用户一次只能在桌面上安装十二个ShapeBots。但是，如果漫游器小十倍，则可能会超过100个，从而可以实现更高分辨率的可视化。
Shapebots将在10月22日在新奥尔良举行的UIST（用户界面软件技术）会议上展出。研究人员在论文中重点介绍了许多有用的设置，包括学校，博物馆和其他学习环境。
Do和Gross补充说：“我们现在也正在研究如何对可以改变形状的大型机器人的行为进行编程。” “当您拥有一百或更多的机器人时，对它们进行逐一编程是不切实际的，因此我们可以设计哪种“语言”来控制它们的行为和交互？如果我们可以将它们从桌面上移到地板，墙壁，甚至在太空中徘徊？”
