🤖 可重构机器人系统

什么是可重构机器人？

为什么革命性？自我修复（故障模块断开），任务适应（蛇→轮→蜘蛛），40年进化（1985-2025），容错（模块冗余），太空应用（NASA EELS冰卫星探索）！

🎯 模拟器提示

📚 术语表

MSR (Modular Self-Reconfigurable Robot)

由多个模块组成的机器人系统，可以自主地重新安排其连接性以改变整体形状和功能

Lattice Architecture

模块排列成规则的 3D 网格；重新配置是通过模块移动到相邻的网格位置（例如，Crystalline、Telecube）进行的

Chain Architecture

以可分支的串行链连接的模块；提供更大的工作空间（例如 PolyBot、M-TRAN、SMORES）

Hybrid Architecture

结合格子和链条功能以实现最大的多功能性（例如，M-TRAN III、SuperBot）

Docking Mechanism

连接器系统允许模块连接和拆卸 - 类型包括电磁、SMA（形状记忆合金）和机械闩锁

Gait

产生运动的模块运动的重复模式，例如侧绕、履带或滚动

DOF (Degrees of Freedom)

模块可以进行的独立运动的数量 - 通常每个模块有 1-3 个旋转轴

Active Skin Propulsion

表面安装的执行器（如 EELS 上的旋转螺钉）可提供独立于体形的牵引力

CEBOT

蜂窝机器人系统——第一个可自重构机器人的概念，由福田俊夫于 1985 年提出

🏆 关键人物

Toshio Fukuda (1985)

发明CEBOT（蜂窝机器人系统），世界上第一个自重构机器人概念

Mark Yim (1998-2007)

在 Xerox PARC 和 UPenn 创建了 PolyBot — 具有多种形态的开创性链式模块化机器人

Satoshi Murata (2002-2008)

日本AIST开发M-TRAN系列——具有3D自重构功能的混合格子/链条机器人

Hiro Ono (2019-present)

NASA JPL EELS 首席研究员——用于土卫二冰口探索的自主蛇形机器人

Tin Lun Lam (2020-2024)

创建了 FreeBOT — 具有任意连接点的自由形式模块化机器人，提高了 MSR 的灵活性

Hod Lipson (2005-present)

康奈尔大学/哥伦比亚大学率先推出自我复制模块化机器人（Molecubes）和进化机器人

🎓 学习资源

EELS: Autonomous snake-like robot for ice world exploration
Science Robotics 2024 — 具有风险感知自主能力的 EELS 蛇形机器人的完整架构
Decoding modular reconfigurable robots: A survey on mechanisms and design
涵盖 1985 年至 2023 年 MRR 系统的综合调查，具有统一的分类框架
Modular Self-Reconfigurable Robot Systems: Grand Challenges
定义该领域的主要挑战和分类的基础审查
Testing Out JPL's New Snake Robot (EELS)
NASA 喷气推进实验室官方视频显示冰、沙和雪环境中的 EELS
M-TRAN III Self-Reconfiguration
日本 AIST 展示模块化机器人的自主 3D 重构
NASA JPL EELS Project
官方 EELS 项目页面，包含规格、照片和研究更新
Modular Robotics Wiki
社区维护的模块化自重构机器人系统资源

💬 给学习者的话

可重构机器人代表了机器人技术中最令人兴奋的前沿领域之一——可以重塑自身以应对任何挑战的机器。从 1985 年日本的第一个 CEBOT 概念到 NASA 的 EELS 准备探索土星的卫星土卫二，这个领域展示了简单的构建块在具有连接和重组能力时如何能够实现非凡的成就。当您探索这个模拟器时，请记住：每个伟大的机器人都是从一个简单的模块开始的，并梦想着变得更大。到 2035 年，模块化机器人市场预计将达到 150 亿美元——未来将一次构建一个模块。