香港中文大学（深圳）理工学院、深圳市人工智能与机器人研究院林天麟教授团队专注于模块化自重构机器人的研究，近年来在知名国际学术期刊上发表了一系列创新成果。

近日，林教授团队在模块化自重构机器人领域再获突破，在国际顶级期刊International Journal of Robotics Research（IJRR）上连续发表了2篇论文。这是林教授团队继2023年创下“单年发表5篇T-RO论文”的历史之后的又一里程碑，再次证明了团队的技术积累与创新能力，也彰显了香港中文大学（深圳）在粤港澳大湾区乃至国内机器人领域的科研实力。

期刊介绍

International Journal of Robotics Research（IJRR）是机器人领域的高水平学术期刊，专注于发布关于机器人技术和相关领域的最新研究成果。IJRR创刊于1982年，是该领域第一本学术期刊。自创刊以来，IJRR致力于发表原创性、深入思考和引人入胜的论文，以卓越的学术质量和广泛的学术影响力在国际学术界享有极高声誉。IJRR 2023全年共收录原创论文57篇，其中5篇来自中国（含港澳台地区）。

一、解析模块化自重构机器人：机构与设计

2024年10月，IJRR在线发表题为“Decoding modular reconfigurable robots: A survey on mechanisms and design”的论文。该论文提出了一个创新且统一的结构化框架，解决了模块化自重构机器人设计中的标准化和一致性问题。香港中文大学（深圳）博士生梁冠琪为论文第一作者，林天麟教授为论文独立通讯作者。

模块化自重构机器人可通过调整模块的分布和连接方式，重新构型以适应不同的任务和环境需求。其模块化与可重构性赋予系统强大的多功能性、容错能力和经济性，在多领域应用中展现出广阔前景。随着技术进步和设计理念的多样化，模块化机器人种类日益增多，不同形态和功能的机器人使得该领域分类体系日趋模糊，亟需建立一套科学严谨且符合当前技术水平的标准化分类方法，以解决机器人设计中的标准化和一致性问题。

本文对过去近40年来模块化自重构机器人硬件与设计的进展进行了全面回顾，提出了一种创新且统一的概念框架，以深入理解模块化自重构机器人系统的硬件组成。该框架由三个关键要素构成：连接器、执行器和同质性。通过这一三分框架，本文为理解模块化自重构机器人硬件设计的多样性提供了一种直观且结构化的视角，进而对该领域进行了系统性分类与解读。框架不仅揭示了模块化自重构机器人的基本设计理念与特性，还通过创新的分类方法分析了不同设计的技术优势与功能特点，推动了系统功能的优化。此外，本文还评估了现有广泛使用的分类方法与新框架之间的一致性，探讨了它们之间的相互关系。通过强调基本属性，该框架为设计原则的确立提供了理论支持，并为硬件开发与系统优化提供了指导。本文还回顾了该领域的发展历程，探讨了当前的研究现状与面临的挑战，为模块化自重构机器人领域提供了重要洞见。

论文链接：https://doi.org/10.1177/02783649241283847

二、模块化自重构机器人快速准静态稳定性检测

2024年11月，IJRR在线发表题为“Linear-time quasi-static stability detection for modular self-reconfigurable robots”的论文。该论文提出了一种适用于任意构型的稳定性检测算法，为模块化自重构机器人系统的在线优化和运动规划奠定基础。香港中文大学（深圳）博士生吴迪为论文第一作者，林天麟教授为论文独立通讯作者。

构型稳定性问题是制约模块化自重构机器人从演示走向实际应用的关键技术之一。传统的有限元方法难以有效处理冗余约束的互补效应，且计算复杂。本文提出了一种轻量化的准静态稳定性检测方法，首次考虑了环境摩擦力和非平坦地形对机器人内部稳定性的影响，并定义了内部稳定裕度及其计算方法。该方法为模块化自重构机器人系统的在线构型优化和运动规划提供了基础，也为并联机构中的冗余约束问题提供了新的解决思路。

本文提出了一种适用于非平坦地形和任意构型的模块化自重构机器人线性时间准静态稳定性检测算法。首先，系统地阐述和分析了模块化自重构机器人系统中存在的内部约束，揭示了五种失稳模式（四种局部失稳和一种整体失稳）。随后，研究了单模块与其他模块及环境的交互，推导了模块的受力稳定性条件，并以紧凑矩阵形式表示了系统的整体稳定性条件。结合各向异性连接器约束模型，确定了系统的可行稳定状态集合。为评估构型稳定性，提出了连接器特征连接强度模型，分析了连接器的受压状态。基于此，构建了一个以最小化构型中最大连接器的特征连接强度为目标的二阶锥规划问题，结合构型稳定性、连接器约束及环境约束，优化系统稳定性。通过求解该优化问题，获得构型的临界稳定状态和稳定裕度，有效预测可能的连接断裂点。最后，以团队提出的模块化自重构机器人FreeSN为验证对象，进行仿真和物理实验，结果表明该方法能够快速评估构型稳定性，并准确预测断裂点，验证了方法的有效性和实用性。

论文链接：https://doi.org/10.1177/02783649241286491

教授介绍

林天麟，机器人与智能制造国家地方联合工程实验室常务副主任，深圳市人工智能与机器人研究院中心主任，IEEE机器人与自动化学会广州分会副主席。师从港中大（深圳）校长徐扬生院士，分别于2006年和2010年在香港中文大学获得一等荣誉学士学位和博士学位。长期从事模块化机器人、多机器人系统及特种机器人的研究工作，至今在Nature Communications、IJRR、T-RO、TPAMI等机器人与人工智能领域知名期刊及会议发表论文100余篇，获熊有伦智湖优秀青年学者奖、TMECH年度最佳论文奖、IROS机器人机构设计最佳论文奖。担任TASE、JFR、《机器人》等多个知名期刊及会议的副编辑。作为项目负责人，主持国家自然科学基金委、科技部、广东省科技厅、深圳市科创委的多项科研课题。其团队的相关研究成果多次被中央电视台、路透社、探索频道、IEEE Spectrum等众多国际知名媒体报道。