可重构或“变压器”系统是机器人或其他系统，可以调整其状态、配置或形态，以更有效地执行不同的任务。近年来，全世界的机器人学家和计算机科学家已经为各种应用开发了新的自主和可重构系统，包括监视、清洁、维护以及搜索和救援。
新加坡技术与设计大学（SUTD）的研究人员最近设计了一种新的可重构机器人，可以帮助人类进行清洁和维护。该系统在《机械设计杂志》上发表的一篇论文中介绍，它基于一种启发式方法，最终也可以用于创建其他可重构机器人。
“当前的可重构机器人系统强调软件、控制和电气模块的开发，”开展这项研究的研究人员之一阿卜杜拉·阿米尔·哈亚特博士告诉TechXplore。“之前关于可转换系统的工作确定了三个主要的转换原则：扩展/折叠、暴露/覆盖、融合/分割，Kris L.Wood教授的小组研究并报告了20个促进者。此外，我们小组研究了行为和机制之间的抽象映射，并将其报告为转换设计原则，作为设计可重构机器人的使能器。Ho然而，在为清洁和维护等实际应用设计可重构机器人系统和子系统时，缺乏启发式方法。“”
Hayat和他的同事最近的工作的第一个目标是设计一种新的启发式方法，用于开发可重构机器人系统。该项目历时三年，由哈亚特与同事Karthik Elangovan博士、Manivannan Kalimuthu先生、Lim Yi先生和Prathap Kandasamy先生合作，由SUTD的Mohan Rajesh Elara教授和科罗拉多丹佛大学的Kris L.Wood教授指导和监督，由机器人技术促进能力和技术拨款资助。
他们开发的启发式方法由三层组成，即输入层、输出层和公式层。虽然三层是大多数（如果不是所有）设计过程所固有的，但团队在输出层中包含的组件是专门定制的，以支持可重构系统的转换。
Hayat说：“我们提出的启发式方法还强调了对测试、优化和迭代过程至关重要的正向和反向设计。”。“利用该框架，我们设计了一个可重构机器人系统和子系统，用于路面清洁和维护任务。”
Hayat和他的同事创造的可重构机器人系统，被称为Panthera，其设计基于一系列机械子系统。首先，系统具有支持其重新配置的各种足迹。其次，它基于变速箱，可以进行调整以实现高效的转向和运动。
此外，该系统还具有一个作为其主体的外皮或外罩、一个收集垃圾的储物箱、一个表面清洁组件（即扫地刷）、一个真空/吸入组件和一个吹扫组件。所有这些设计特点结合在一起，使系统能够清洁周围环境，根据完成的任务调整其配置。
Hayat解释道：“路面清扫机器人中可重构形状的优势是双重的。”。“首先，机器人可以根据路面宽度自动配置其形状，使其成为一种设计，以适应多个路面，并增强区域覆盖率；其次，机器人可以根据行人运动的密度调整其形状，以允许行人顺畅流动。”
Hayat和他的同事研究和设计的机器人系统能够全方位移动，这本质上意味着它可以在环境中向各个方向移动。这一能力由四个独立的转向和运动部件实现，这些部件允许机器人在清洁时急转弯，并覆盖更大的表面区域。
Hayat说：“我们的启发式方法是通过在设计实用的可重构机器人系统时提取有意义的步骤得出的。”。“该方法的子系统可适用于基于转换原则的任何设计项目，也可用于特定应用，如访问困难地形、楼梯等。”
研究人员在一系列初步测试中评估了他们的可重构系统，并发现它取得了有希望的结果。然而，在接下来的研究中，他们希望进一步提高其性能。
例如，Hayat和他们的同事可以尝试使用其他转换原则来扩展机器人的特性和功能。更具体地说，他们可以引入机制，使系统膨胀或崩溃、暴露或覆盖自身、融合不同的组件或将其分离等等。
未来，这组研究人员开发的机器人系统将被引入现实世界中，以自动化清洁和维护任务。此外，启发式方法和架构可用于创建其他可重构系统，包括用于其他目的的自动车辆或机器人。
Hayat补充道：“未来的发展计划是在设计新型可重构机器人以应对地形和应用挑战时，扩展这些原则。”。“我们还希望建立一个支持转换原则和促进者的机制库。这旨在帮助设计师构思和选择支持所需转换行为的合适机制。此外，我们正在研究可重构机器人系统的生成性设计。”
漏 2022科学X网络
