Reconfiguration Algorithms for Cubic Modular Robots with Realistic Movement Constraints

要約

ユニットキューブモジュールから構成される自己再構成ロボットのモデルを導入し、分析します。
過去のモデルと比較して、私たちのモデルは、現実世界のロボットの 2 つの重要な実用的側面を新たに捉えることを目的としています。
まず、モジュールは多くの場合、正確な単位立方体を占有せず、むしろモジュールが連結できるように、割り当てられたスペースの外側に広がるバンプなどの機能を備えています。
したがって、たとえば、私たちのモデルでは、モジュールが 1 単位距離離れた他の 2 つのモジュールの間に入り込むことを禁止しています。
第 2 に、私たちのモデルは、すべてのモジュールが独自に移動できることを要求するのではなく、単一のロボットによって組み立てられる多くの受動的モジュールの実際的なシナリオを捉えています。
2 つの普遍性の結果を証明します。
まず、補助モジュールを使用して、慎重に位置合わせされた平面スイープによって接続されたポリキューブ構造を構築できることを示します。
第 2 に、追加のモジュールを使用せずに、外部フィーチャのサイズの自然な概念が少なくとも一定である構造を構築する方法を示します。
このプロパティは、再構成可能なモジュール式ロボットに関する以前の研究で使用されていた禁止パターンのプロパティを大幅に統合します。

要約(オリジナル)

We introduce and analyze a model for self-reconfigurable robots made up of unit-cube modules. Compared to past models, our model aims to newly capture two important practical aspects of real-world robots. First, modules often do not occupy an exact unit cube, but rather have features like bumps extending outside the allotted space so that modules can interlock. Thus, for example, our model forbids modules from squeezing in between two other modules that are one unit distance apart. Second, our model captures the practical scenario of many passive modules assembled by a single robot, instead of requiring all modules to be able to move on their own. We prove two universality results. First, with a supply of auxiliary modules, we show that any connected polycube structure can be constructed by a carefully aligned plane sweep. Second, without additional modules, we show how to construct any structure for which a natural notion of external feature size is at least a constant; this property largely consolidates forbidden-pattern properties used in previous works on reconfigurable modular robots.

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