能任意连接、自由组合的模块化自重构机器人

模块化自重构机器人(Modular Self-Reconfigurable Robot, MSRR)是近年来的研究热点。MSRR 系统由许多重复的模块单元组成,这些模块可以根据任务的需要重新改变成不同的构型。通过连接机构,MSRR 可以实现模块间的连接/分离和系统重构,因此连接机构是 MSRR 模块最重要和最基础的组成部分之一。

目前,主流的 MSRR 连接机构包括由电机驱动的挂钩、永磁铁或电磁铁。可是这些现存的 MSRR 连接机构由于存在许多物理约束,难以实现自由组合的机器人系统,包括:模块连接器是有性的且离散的;模块在自组装时需要规划轨迹来对齐连接器;模块之间的连接耗时长且成功率低。如果一个模块可以同时连接多个模块,那么 MSRR 系统的可实现构型将更加多样化,可以满足更多的功能需求,所以为一个 MSRR 模块配备多个连接机构已成为越来越多的共识。

然而,模块配备多个连接机构不仅增加了机器人的重量、体积和制造成本,而且在算法层面也给路径规划带来了复杂的物理约束。因此,如何设计一个有效的、自由组合的 MSRR 模块仍然是一个挑战。

香港中文大学研究团队提出了一个新型的模块化自重构机器人 FreeBOT,它可以在其他机器人表面上任意点自由连接。FreeBOT 主要由两部分组成:球形铁磁性外壳和内部磁铁。模块之间的连接是无性的和即时的,因为内部磁铁可以自由地吸引其他 FreeBOT 的铁磁性球壳,而不需要与特定的连接器精准对齐。这种连接方式具有更少的物理约束,因此可以将 FreeBOT 系统扩展到更多的构型以满足更多的功能需求。获取更多前沿科技信息访问:https://byteclicks.com

能任意连接、自由组合的模块化自重构机器人
能任意连接、自由组合的模块化自重构机器人
能任意连接、自由组合的模块化自重构机器人

FreeBOT 虽然只有两个电机,但可以完成多项任务:模块独立运动、连接器管理和系统重构。FreeBOT 可以在平面上独立移动,甚至可以爬上铁磁性的墙壁;一群 FreeBOT 可以穿越复杂的地形。大量的实验测试表明,FreeBOT 系统具有实现自由组合机器人的巨大潜力。

论文报告

视频链接:https://www.bilibili.com/video/BV1HZ4y1V7YZ

文章链接:https://www.researchgate.net/publication/344738010_FreeBOT_A_Freeform_Modular_Self-reconfigurable_Robot_with_Arbitrary_Connection_Point_-_Design_and_Implementation

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