会“手拉手”移动的机器人集群

本文提出了一种名为‘交叉连接集群’（cross-link collective）的新型机器人集体行为范式。传统机器人集群常依赖固定结构或精确协调，但这类设计缺乏鲁棒性和可扩展性。本研究受活性凝胶中分子交联机制启发，构建了由大量简单、静止模块组成的物理纠缠系统：每个模块自身不能独立移动，但通过周期性形变（如伸缩、弯曲）与其他模块产生瞬时、可逆的机械缠绕，从而在整体上涌现出持续、连贯的集体运动。这种运动并非由程序指令驱动，而是源于模块间随机但受力学约束的相互作用——系统会自然倾向于形成低关节扭矩的链状构型，并在受到外力扰动后自主重构。研究还表明，在该物理基底上叠加分布式控制策略，可进一步增强集群的凝聚力与任务适应性。得益于弱连接、可逆缠绕和去中心化特性，该系统具备优异的环境适应性、规模可扩展性以及单点故障容错能力。这项工作不仅为软物质工程和群体机器人提供了可落地的技术路径，也深化了我们对‘无大脑协同运动’这一自然现象（如蚂蚁筏、蠕虫团）的工程化理解。