IEEE Spectrum 报道我院林天麟教授团队研究成果

近日，美国电气和电子工程师协会（IEEE）的旗舰杂志 IEEE Spectrum 在线报道了我院智能机器人研究中心林天麟教授团队关于模块化可重构机器人的研究成果。

报道中提到，模块化机器人最棘手的问题之一是需要找到一种简单可靠的方式，让它们不需要依赖专用的连接机构就可以彼此连接起来。林天麟教授团队研发的这种新型模块化机器人，正可以通过铁磁性球壳及其内部机构来解决这个问题，实现机器人之间的任意点连接。相关工作发表于近日举办的 IROS 2020 上。

FreeBOT: A Freeform Modular Self-reconfigurable Robot with Arbitrary Connection Point - Design and Implementation

该成果在本届 IROS 上获得了机器人机构设计最佳论文奖。

此文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。

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。

An Obstacle-crossing Strategy Based on the Fast Self-reconfiguration for Modular Sphere Robots

此文提出了一种适用于 FreeBOT 的模块化自重构机器人快速越障策略。每个自重构过程的路径规划都通过最大梯度的三步最小化计算提高了模块化机器人的并行自重构速度。其次，每个自重构过程中的最终构型都基于球形模块的链状连接做出了调整，以适应环境中障碍物的形状，从而使得模块化机器人能够快速翻越崎岖地面的复杂障碍物。

每个自重构中的最终构型都需要根据障碍物的形状从离散空间调整到连续空间。基于球形模块的旋转轴和旋转角度计算每一步的姿态增量，可以把自重构算法的离散3D路径平滑化。在仿真实验中，借助于球形模块的链状连接对复杂表面的适应能力，每个自重构过程中的最终构型都能够适应多种障碍物。

据统计，本届 IROS AIRS 共有九篇论文被接收，其中一篇获机器人机构设计最佳论文奖，一篇获最佳应用论文提名奖。

报道链接：Metal Spheres Swarm Together to Create Freeform Modular Robots 

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