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IROS 2020 | AIRS 共发表9篇文章,两篇获最佳奖提名

  • 2020.10.25
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IROS 正式召开,AIRS 共发表9篇文章,两篇获最佳奖提名

        太平洋时间10月25日,机器人与智能系统领域最著名、影响力最大的顶级学术会议—— IEEE智能机器人与系统国际会议(IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, IROS)正式召开。受疫情影响,本该在拉斯维加斯举行的 IROS 2020 改在线上举办,并且史无前例的通过线上免费向公众开放。

        AIRS 智能机器人研究中心林天麟教授、钱辉环教授、计算机视觉研究中心黄锐教授和国际合作项目的 Sethu Vijayakumar 教授分别作为通讯作者的共九篇论文被本届 IROS 接收,其中更有两篇获最佳奖提名。

        IROS 2020举办期间,AIRS 也带着大家一起来学习观摩这几篇论文。今天介绍的是获得机器人机构设计最佳论文提名的 FreeBOT: A Freeform Modular Self-reconfigurable Robot with Arbitrary Connection Point - Design and Implementation(FreeBOT:能任意连接、自由组合的模块化自重构机器人——设计与实现)一文。

研究背景

        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。

研究概要

        本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。

        本文第一作者为香港中文大学(深圳)二年级博士研究生梁冠琪,目前他的研究方向包括模块化自重构机器人和现场机器人,其导师为林天麟教授。林天麟教授现为香港中文大学(深圳)助理教授,同时也是我院智能机器人研究中心主任,他也是 IEEE 高级会员。林教授的研究方向包括多机器人系统,现场机器人,软体机器人以及人机交互。

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