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機器人學/奇特機器人/模組化和分形機器人

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機器人通常是為一項特定活動或最多幾項密切相關的活動而設計的。當然,這不是理想的情況,因為許多工作需要大量的、截然不同的活動。例如,建造房屋的牆壁以及安裝管道和電線需要截然不同的工具和技術。在實踐中,這意味著你最終要設計幾個不同的機器人或一個非常複雜的機器人。

模組化機器人是對這類問題的答案之一。典型的模組化機器人由多個獨立的立方體組成,這些立方體可以以多種不同的方式移動並連線在一起。每個立方體都有自己的電源和智慧,並且可以擁有特定的工具。當一個問題被輸入到其計算機中時,它會分析問題,並以能夠解決問題的方式連線立方體。

理想情況下,這樣的機器人將由大量非常小的相同立方體組成。這類似於植物、動物或人類由許多實際上相同的細胞組成的方式,不同之處在於規範發生在軟體中,而不是在化學成分中。

分形機器人和模組化機器人之間的區別在於,前者允許多種尺寸的立方體,而後者則不允許。

大多數人熟悉以下事實:足夠數量的粘土磚(建築磚)或樂高積木可以用來近似任何形狀,因此我們對模組化機器人的介紹是以立方體為基礎的。有些研究人員沒有讓每個立方體獨立,而是讓一對或三對立方體獨立[1]。但是,一些機器人專家指出,菱形十二面體在某些方面優於立方體[2]

開源的自重構機器人統一模擬器 (USSR) 可用於在構建物理硬體之前模擬和測試各種模組化機器人設計和演算法[3][4]

開源的 ARGoS 機器人模擬器可用於模擬大型異構機器人叢集[5]

許多人已經制造了模組化機器人的物理原型[6]


有些人使用“模組化機器人”一詞來表明其介面已標準化,因此可以更換部件而無需定製介面卡。(參見太空運輸與工程方法/先進製造#模組化機器人種子工廠/基礎#模組化設計種子工廠/筆記3#模組化設計:種子工廠/筆記8#1A.3.4 供應內部運輸等)。這樣的模組化機器人擁有

  • 機器人手臂的手腕有一個標準的安裝模式,因此可以更換幾種帶有不同型別工具的“手”;
  • 機器人手臂的肩部有一個標準的安裝模式,可以連線到固定支柱或各種運動底座;
  • 標準化的電源聯結器使更換小型輕型電池、更重的長效電池和市電變得容易;
  • 等等。


參考文獻

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  1. 麻省理工學院分散式機器人實驗室維基:“自重構機器人分子”
  2. “用於自組裝機器人的菱形十二面體形狀”,作者:Mark Yim、John Lamping、Eric Mao、J. Geoffrey Chase。(1997?)
  3. David Christensen、David Brandt、Kasper Stoy 和 Ulrik Pagh Schultz。“用於自重構機器人的統一模擬器”
  4. GitHub:用於自重構機器人的統一模擬器自重構機器人統一模擬器 (USSR)位於 USD 模組化機器人研究實驗室維基。
  5. ARGoS
  6. “自重構模組化技術”

進一步閱讀

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