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自组装模块化群体机器人系统 Sambot

已有 10965 次阅读 2012-2-17 20:53 |个人分类:Sambot|系统分类:科研笔记| self-assembly, 自组装, 自重构, 群体机器人, self-reconfigurable

自组装模块化群体机器人系统

——Sambot

http://sambot.buaa.edu.cn

随着智能化应用环境需求的日益提高和机器人技术的飞速发展，开展高度适应性的机器人系统，使其能在军事应用、太空探测、废墟救援等非结构化场合实现无人干预的运行具有极其重要的意义。单体机器人系统需要通过提高机器人本身的可靠性、鲁棒性等来增强其适应能力和执行能力，导致机器人系统设计复杂，成本高昂，而且一但出现硬件故障，缺乏有效的自修复手段，存在较大风险。因此，汲取当前模块化机器人、群体机器人和自重构机器人的研究成果，通过多个低成本机器人的协调与协作完成任务，提高机器人系统作业能力和环境适应能力，实现系统的自组织和自恢复，是当前模块化机器人研究的一个重要研究方向。

在自然界，由一群独立的智能体组成的生物系统使用简单的控制策略能够实现复杂的群体行为，如食肉动物的集体围捕，具有群体合作的优势；社会性昆虫的抱团搭桥，具有系统级的功能。目前，这类仿生自组织原理已被广泛应用于工程领域的分布式多智能体系统的设计，如群体机器人系统（Swarm Robotics）和自重构模块化机器人系统（Self-recongigurable Modular Robots）等。其中群体机器人系统依靠个体机器人之间及其与外部环境之间的局部交互产生群体行为，具有高度的柔性和容错能力；自重构模块化机器人由大量能够相互连接的模块组成，通过改变模块之间的连接关系，自主地改变形状，具有更好的环境适应能力。然而，现有群体机器人系统很少关注个体机器人的自主连接能力，协同作业能力不足；而现有自重构模块化机器人单个模块缺乏自主运动能力，初始构型需要通过手工构建，这在一定程度限制了它们的实际应用。

Sambot是由北航开发的一种新的自组装模块化机器人平台。每个 Sambot机器人具有自主移动、自主对接功能，由多个Sambot机器人组成的机器人结构具有类似自重构模块化机器人的整体运动和自重构等功能，初步实现了群体机器人与自重构机器人的结合。目前已完成Sambot机器人之间的自主对接与给定构型机器人结构的运动控制等实验。群体系统通过个体机器人之间的相互连接与分离，构建能够自动适应空间和其它复杂非结构化环境的变化的“形态”和“神经”可协同进化的机器人结构。

目前已经实现批量的生产和运行维护，在仿真方面也配套实现了实时的算法验证。整个系统已经对外开发，并在世界各个顶级会议和展览上取得非常好的反响.