3 多功能機器人
在這一節中，將會討論一種特殊的MSRR應用。MSRR多功能機器人由位于美國加州的帕羅奧托研究中心設計和制造。目前已發展了2代和幾個小的變種。第3代，作為顯著改進的一代此時（2002年5月）正處于建造的最后階段。
盡管多模塊機器人系統在多種使用環境下，已經大量建造，但是多功能機器人是其中最早的，也是世界上最為成熟的。第1代多功能機器人被確信開創了世界上可以實現變形和以2種截然不同方式移動的機器人的先河。
盡管MSRR提供了許多優點，有些也在前面小節中討論過了，但同時它們也帶來了許多獨特的挑戰。這里有一系列關于多功能機器人設計、控制和應用的出版物，這一節將對這些材料進行簡要概括。
3.1 硬件
目前多功能機器人的版本由2種模塊組成。分段是厘米級的立方體，具有1個自由度和2個聯接面。節點是大一點的立方體，不能移動，但是有6個聯接面。每個聯接面充當雌雄聯接裝置，允許任何一面在4個方向上與其它面聯接。（也就是說旋轉是允許的）。機械聯接是通過4條開槽的插針與配套的插孔來完成的，由賦形的記憶合金動作器控制閉鎖裝置。每個面有4重電氣聯接的冗余設計，都帶有電源和通信裝置。每個插針上的力傳感器允許機器人確定模塊間存在的力/力矩的大小。
分段的單個自由度是旋轉。2個相互聯接的面可以通過相互間旋轉來實現運動。旋轉控制是由無刷直流電機通過一個軸承傳動。有一個方向可控的剎車（或者棘輪），允許模塊在給定方向上制動。采用這種剎車具有很多優點。最主要的是在不失去剛性的情況下，通過經常關閉電源可以大量減少電量消耗。更大的優點體現在當多功能機器人在抑制一個或多個環路而被配置時。通過利用剎車和由環路拓撲引發的獨特性，也許可以得到接近無限的機械優點。
每個相互聯接的面有4個紅外發射/檢測偶。當2個模塊的聯接面靠近時（例如2個模塊被命令相互間對接），它們允許機器人在6維上（3個旋轉、3個位移）檢測2個模塊的相對位置。
除了電源，每個模塊是一個完全獨立的系統，帶有自己的摩托羅拉POWER PC-555處理器，含有1MB內存和閃存。每個模塊還有一對2軸的加速度計--2個旋轉半球，一邊一個。有限的外部傳感能力目前是以觸覺傳感器(“腮須”)形式，用于報告與地面或障礙物的接觸。
3.2 基礎設施
多功能機器人的低層次通信是通過CAN協議來提供，其速度很快也很健壯，但是對于編程人員來說不方便。用于通信和更高功能的軟件構架，是所有模塊機器人極端重要的部分。面對大量平行分布計算和數量龐大的傳感器和動作器，必須為編程人員提供一種廣泛的工具，增加工作效率。現已花費了大量努力來開發這種基礎設施，使開發人員解放出來去解決高級別的問題。
特別的，通信層已被大規模分布式通信網絡協議（MDCN）所強化，[18]這就允許任意長度信息以可靠方式發送到所有模塊或者動態變化的模塊組。
MDCN的另一個重要方面是路由指令。CAN總線是一個共享協議，雖然對于少量通信個體是有效的，但也清楚地表明不能用來擴充到整個系統所用的成百上千的模塊。這個問題通過在機器人每個節點間劃分通信網絡得以解決。這就需要在每個節點有特殊網橋指令，在子網之間運送數據包。為了實現這一功能，MDCN首先運行在一種搜索模式下，以確定在當前配置下本地路由表，對于任何再重組，這些表將會自動更新。在更高層上，已開發出了特性和服務模式（ASM）。ASM利用MDCN，為開發人員容易地控制由MSRR不可避免所導致的大量復雜系統提供手段。在“推”或“拉”基礎上，已實現了采用讀（原始或處理過的）“進入”傳感器的功能。任何模塊的作動器（電機、剎車、紅外發射器）可以由另外所有模塊加以控制。雖然沒有擴展到實現全球范圍進入傳感器或者作動器，但是采用網絡分割，這是可以解決的。單個模塊可以承擔控制模塊有些邏輯組件（比如一條腿）的職責，因此整個系統的控制是分級的。分級的每一層摘掉了詳盡的細節，使擴展成為可能。
3.3 高層級軟件
現在幾代機器人的硬件與支持軟件已成為基礎設施，并且已成功地得到應用，所以更高層級的軟件開發成為了焦點。當然這是一個很廣泛的領域，但是當前最關鍵的2個領域集中在重組設計和運動設計。因為MSRR的重要特性是可以把自己重組成不同的形狀，所以軟件必須設計這種變化。確定何種形狀最適合特定的任務和環境無疑是困難的，甚至對如何在給定的拓撲間運動也充滿了挑戰。正如在上節基礎設施中所提到的，對于擴展能力的理由，因為單一全球重組關系到每一個不同的模塊，它并不想解決這個問題，而模塊內部的層級和其它提取是必須采用的。這一問題在有些部分有深入的涉及。對于任何給定的組態，一個機器也許會有數不清的任務，但是一個基本性的重要任務就是移動，而運動設計從總的來說就是存在的大量研究和實際算法，對于一個處于戰斗環境中的MSRR，情況是各不相同的。首先，移動機制是隨著組態不同而不同（行走用腿，爬行象蛇，象環一樣滾動，跨過籬笆等）。
另外一方面，是只用了很少的語言描述的不規則的地形問題。大多數機器人工作在一個由精確控制的光滑地面、垂直墻面和“干凈”的四邊形或者圓形的2維障礙物組成的環境中，這不是一個士兵所處的世界。因此，一個由士兵所使用的機器人，其所處的世界是類似于“混亂”和不規則的。在一個不規則的環境下，還沒有一個關于障礙的明確定義。它可能會穿過一條路線下到一個小的懸崖，而不是直接爬上去。但是通過采取間接的路線，它可能到達同一懸崖的頂部，這在以前是不能實現的。極端狀態下，這種設計需要仔細為每一步的落腳點定向（而不是更有效，除非更少健壯性的重復步法）。
這種設計所需計算開銷比較大，特別是在大量模塊（=自由度）組態下。但是畢竟每個模塊有自己的處理器，所以總的可用處理能力也隨著組態的規模而得到擴張。困難是在MSRR的并行分布構架上正確、高效和具有健壯性地實施這些設計算法。在中已完成了對其在多功能機器人中的調查并得到解決。
目前下一步正在開展的工作是關于更長路徑的設計。此種情況下，多功能機器人必須自主決定在何處改變其自身的組態，來穿越某一地形所屬的具備不同本地特點的各段。
4 最后分析
澳大利亞將會試圖基于其它國家開發出的傳統機器人開展復制和改進，盡管一個更大的努力將會實現暫時的相對優勢。為了從努力、資金和所花費的時間中獲得巨大的戰略優勢，呼吁采取與主流陸戰機器人研究不同的方法。本文所列的實例---自重組機器人是實現這一途徑的好方法---特別是基于澳大利亞獨特的防御需求。
MSRR是：多功能、適應多種不同和不斷變化的戰場條件、戰場可修、后勤便捷、部分損壞情況下健壯性好的一種機器人。通過制定戰略決策，在MSRR發展早期進入，澳大利亞軍隊獲得了一個顯著的立足點，所提供的競爭優勢是其它國家所難以匹敵的，它也確保了此項技術，猶其對是對澳大利亞需求至關重要的部分，在被不同需求的其它國家忽略的情況下，不被忽視。
作者：克雷姆?艾爾德紹 馬克?一姆 大衛?德夫 克門?魯法斯
編譯：知遠
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