AIRS 12篇论文入选 ICRA（含3篇RA-L），多方向论文精彩解读

机器人领域国际顶会 ICRA 2022 主会议将在5月23-27日在美国费城举行。今年，AIRS 共有12篇文章入选 ICRA（含3篇 RA-L），涵盖模块化自重构机器人、海洋机器人、人机交互等方向。

今天，我们为大家带来林天麟教授团队发表的多篇模块化机器人相关文章的解读，内容包括模块化自重构机器人的设计与实现、流动规划算法、能量共享机制等。

其他方向的论文也将陆续推出，请关注 AIRS 公众号。

# 通讯作者

林天麟

林天麟，IEEE 高级会员，香港中文大学（深圳）理工学院助理教授、深圳市人工智能与机器人研究院（AIRS）智能机器人中心主任、机器人与智能制造国家地方联合工程实验室执行副主任；分别于2006年和2010年在香港中文大学获得一等荣誉学士学位和博士学位；研究方向包括多机器人系统，新型移动机器人及人机协作等；在 T-Ro、JFR、T-Mech、RA-L 等机器人领域顶尖期刊和 ICRA、IROS 等机器人领域顶级会议上发表学术论文60余篇，出版英文专著2部，授权美国专利及国家发明专利60余项；以第一作者获 IEEE/ASME Transactions on Mechatronics 期刊年度最佳论文奖，以通信作者获 IROS 机器人机构设计最佳论文奖；相关研究成果被路透社、探索频道、日本 NHK 电视台、IEEE Spectrum、Wired 等众多国际知名媒体广泛报导

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FreeSN：一种能自由连接、类桁架结构的模块化自重构机器人——设计与实现

FreeSN: A Freeform Strut-node Structured Modular Self-reconfigurable Robot - Design and Implementation

模块化自重构机器人系统是一种由大量机器人模块组成，能够根据任务需求自主改变整体构型的多机器人系统。针对现有模块化自重构机器人存在连接点数量有限且离散的问题，本文提出了一种新型的模块化自重构机器人，该机器人系统包含节点模块与连杆模块两种最小单元。节点模块表面为铁球壳，连杆模块包含两个磁性自由自主连接机构。该连接机构可连接于节点模块任意位置并在其表面自由移动。该机器人系统受益于自由自主连接，能够实现更加鲁棒与快速地自重构，以更好地适应不同非结构化环境。同时，该机器人系统能够组成类似桁架以及并联机器人的拓扑结构，以提高模块化机器人系统的结构稳定性与可扩展性。最后，本文展示了该机器人系统执行多个不同任务的示例。

本文第一作者为香港中文大学（深圳）二年级博士研究生涂宇啸，目前他的研究方向包括模块化自重构机器人。

论文链接：https://freeformrobotics.org/wp-content/uploads/2022/03/ICRA22_2488_FI.pdf

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模块化球形机器人的适应性流动规划算法：考虑静态重力稳定性

Adaptive Flow Planning of Modular Spherical Robot Considering Static Gravity Stability

模块化机器人有一种独特的越障方法——流动。流动是通过不断改变模块之间的连接关系来实现的，即重构。现有的流动规划方法在适应障碍物时没有考虑静态稳定性。这篇文章提出了一种具有可扩展性、适应性和静态重力稳定性的流动规划方法。以下两项创新点使得流动过程中的每个构型始终满足静态重力稳定性的判据。首先，流动过程中的每个目标构型都被设计为能够像藤蔓一样抓住障碍物。其次，在运动规划中，每个模块都与障碍物或已到达目标位置的模块保持至少一个接触点，从而最大化构型的支撑多边形。本文中连接规划输出的简化路径和基于 mesh 模型的精确计算进一步实现了流动规划方法的可扩展性和适应性。在仿真中，我们评估了流动规划方法对多种障碍物的适应能力和静态重力稳定性的裕度。

本文第一作者罗浩波于2017年、2019年获得武汉理工大学、香港中文大学的学士、硕士学位，目前正在香港中文大学（深圳）攻读博士学位。他的研究兴趣包括模块化自重构机器人、图论、数值优化和运动规划。

论文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/9709584（此论文发表在RA-L）

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面向自由重构机器人 FreeBOT 的能量共享机制

Energy Sharing Mechanism for a Freeform Robotic System - FreeBOT

模块化自重构机器人中的能量共享确保了模块间的能量平衡，促进系统可持续的工作。相关的结论已在仿真阶段得到验证，但是缺少机器人系统的实现。本文提出了一种面向自由重构机器人 FreeBOT 的能量共享机制，以及相应的能量共享规则，FreeBOT 之间可以通过表面接触共享能量。我们在 FreeBOT 上实现并测试了能量共享机制的原型。

本文第一作者为香港中文大学（深圳）在读博士生梁冠琪，他的研究方向为模块化自重构机器人。

论文链接：https://freeformrobotics.org/wp-content/uploads/2022/03/ICRA22_2123_FI.pdf

报告链接：https://events.infovaya.com/presentation?id=77758（作者将做论文报告，欢迎观看交流。）

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蜗牛机器人：一种利用摇臂机构的连续连接的模块化自重构机器人

SnailBot: A Continuously Dockable Modular Self-reconfigurable Robot Using Rocker-Bogie Suspension

本文提出了一种具有三维连续dock的模块化自组装、自重构机器人“蜗牛机器人”。蜗牛机器人主要由球形铁磁外壳和嵌入磁铁的六轮摇杆底盘组成。与许多现有的具有固定对接位置的模块化自配置机器人不同，SnailBot使用3D连续对接来连接它的同伴，而不受对齐的影响。这种自由的对接机构由于几乎没有对连接器位置的约束，可以大大提高自重构的效率，减少对接失败。与现有的自由形式的模块化自重构机器人相比，SnailBot可以在不降低连接效率的情况下与对等体形成结构更稳定地连接。由于摇臂-转向架悬架具有良好的越障能力，机器人可以以滑动球的形式在其他模块上自由爬行。文章中的实验演示了单个模块的基本动作和SnailBots的一些应用，如机械手。

本文第一作者赵达是一名哲学硕士，主修计算机与信息工程，导师是林天麟，目前在香港中文大学（深圳）机器人与人工智能实验室的 Freeform Robotics 小组工作，重点研究一种自由模组自重构机器人——SnailBot 系列的系统设计。

论文链接：https://freeformrobotics.org/wp-content/uploads/2022/03/ICRA22_0763_FI.pdf

报告链接：https://events.infovaya.com/presentation?id=77770（作者将做论文报告，欢迎观看交流。）

* 特别鸣谢论文作者提供相关图文内容

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