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。

机器人与人工智能实验室林天麟教授、钱辉环教授、黄锐教授分别作为通讯作者的共六篇论文被本届 IROS 接收，其中更有两篇获最佳奖提名。

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。

让我们一起来学习观摩这几篇论文吧。这次为大家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。