一个MSRR可以自行重组变成不同的形态，允许它选择最合适的形态在当前环境中移动。

现代陆战的面貌变化迅速。全世界的防卫组织必须经常调整和提高，以保持与对手的相对优势。机器人技术作为一项特殊领域，许多国家对此的兴趣也在不断增长。它们的主要工作是延续传统的路线，即设计特种机器人从事特定任务。设计这些机器人本意不是用于多任务，因此当被迫应付改变了的环境时，它们的性能会遭受些损失。本文建议采用更加通用的方案：模块化自重组机器人（MSRR）。它们具备使自身结构适应现有任务和环境的能力。它们的极端模块化结构使那些未经培训的用户在战场上也能容易地对其诊断和维修。这类系统固有的大量冗余可以在面临部分损坏的情况下显著延续其性能。它们具备3个优点：灵活性、可维护性和健壮性，对全世界武装力量来说都有用的鲜明特性。而且澳大利亚根据其独特防卫需求（基于地理、现役规模和部署形式），已经享受到了重要的战略优势。本文将讨论这种模块化系统的优势以及一种特殊的试验性应用：多功能机器人（POLYBOT）。

1、模块化可重组机器人（MSRR）

模块化可重组机器人（MSRR）由大量分散的模块组成。每个模块都可以与另外一个或其它大量的模块实现机械上的联接。单个MSRR中的不同模块数量很小（不超过5个），单个模块的可能只有一个自由度，极平常，但是结合后可以构成一个随心所欲的复杂结构。

不仅一个具备随意复杂性的机器人可以实现，而且大量的极其不同的机器人也可以由共同的模块构成。特殊机器人的特性随着它的形式改变而发生变化。例如，一个MRR可以有6条腿，在困难地形上行走（经典的爬虫式腿运动）时可以使传感器有效载荷保持稳定。另外一个MRR，也是由同一类模块构成，也许外形象一条细长的蛇，能够爬过裂缝和管道进入一些禁区。实际上，在一些特定的限制内，一些设计优秀的模块可以用于设计所有用途的特殊机器人。

这为在工厂层面节省成本提供了潜力，采用一、两种元件制造各种不同的机器人，也使规模经济得到发挥。但是除了节约成本的好处得到推广，对用户来说没什么用处。当MRR变成模块化自重组机器人（MSRR），它们会变得更加吸引人们的注意。

除了上面讨论的特性以外，MSRR间的机械接口可以实现电驱动，也就是可由机器人自己控制模块的结合（或者对接）和分离。通过模块的分离与再结合，一个MSRR可以完全改变自己的基本结构，这就为机器人可重组特性真正具备价值留下了空间。下面的段落讨论一个MSRR在陆战中可以提供的战略优势，其中许多对澳大利亚军队来说已经可以运用。第3节讲述经过发展后的MSRR与美军相结合的特殊应用。

2、战略优势

过去20多年，在开发机器人技术过程中开展了大量工作。这一节将讨论MSRR与其它机器人相比所显示出的优势。

2.1灵活性

从前的非MSRR（传统机器人），某种程度上可以粗略分为两大类，专业与通用机器人。专业机器人还远未普及。这些机器人是为了实现一种特定工作而特别建造的（目的是为了使工作更好、更快、更有效率等）。这些工作包括清洁、焊接、运输和组装。这些机器人基本上都是为一种特定的环境而设计，不可改变。而其所使用的环境也许会如整个建筑的地板一样广阔，对机器人来说通常固定在一个高大建筑内的一个位置，建筑内所有物体的位置都具有很高的精度。这些机器人在特定的环境中从事特定的工作---事实上，这些它们都经过了优化设计，尽管受限于设计，使其缺少显著的灵活性。

尽管主要处于研究阶段，但依然存在一些更加通用的传统机器人。这些机器人都是特殊设计，具有更多的灵活性。例如，用于老年人护理的机器人助手可以取物、运送并帮助行走。尽管如此，其所有的技能也是有限的，环境也仅限于相对老的房屋的单一楼层。

所以传统机器人通常是专门建造并在某一特定环境中担任一些角色。它们这样工作很多，但也仅此而已。考虑到自身的规模，澳大利亚军队发现具备多种技能的人员并不是想要的，但是又必须要。相似的，一个靠士兵体力运送到战场的所有装备都必须是多功能的。所以一个机器人，如果要值得一个已经负重的士兵去费力，则必须不仅仅是一个专门角色。

士兵很少有机会工作在定义明确的单一环境中。所有澳大利亚军队使用的机器人必须在多变的环境中实现所需的功能。通过雨林或沙漠，在石堆中或郊外的街道中进行操作。澳洲大陆提供的潜在竞技舞台，或者澳洲军队有可能部署的地域，这些环境变化都是巨大的，这些尺度的环境变量都必须计划好。然而一个由士兵搭载的足够小的机器人却是面临的另一个挑战。鉴于它的尺寸，即使很小的物体也可能变成障碍，并且小的地形变化对其来讲也已是很显著的了。在一个表面脏污的平面上运动的技巧与越过一堆石头或碎石是不同的，那里每块石头都比机器人大。在城市里，爬过篱笆或污水管与在草地上爬行明显不同。现代军队发现其自身所处的各式各样（变差，一般是改变）的舞台，对于设计用于专门环境的传统机器人来说形成了一个特殊的挑战。一个MSRR可以改变形态，使其具备多任务能力。这类挑战也使其可以加以适应，并工作于或穿越多种环境。

在陆战中使用机器人的一个关键是灵活性。将在不同的上下文中加以说明（在讨论澳大利亚防卫通信网络需求时），作者相信沃伦•哈克（DSTO陆地公司领导人）的评论是更加普遍可行的：“适应性和可重组能力也许比专门目的的设计更重要”这就是制作功能机器人的准确目标，在第3节中加以描述的MSRR。

2.2后勤

在军队的所有前伸作战中面临的一个严重问题就是后勤供应。在澳大利亚这样的国家，具有如此广的地域和极其零星的供应基地，这种问题显得更加严重，而且这还是在日益考虑频繁海外部署之前。尽管它并不是本主题的问题所在，但也仍然是机器人领域没有解决的问题。军队后勤与一件类似机器人的装备所拥有的复杂新部件间的交互操作是很重要的。

澳大利亚国防军的后勤部有理由为他们具备快速调整以适应新装备（经常是已经下线）的能力而自豪。然而引入几十种不同的专业机器人，每种机器人都带有潜在的备件和复杂的诊断程序，这种状况即使对于经受战争锤炼最多的供应军官来说也是个恶梦。

快速维修的重要性已经在DSTO中提到了。Utimus项目是为有效与安全的清除地雷（没有传统地雷扫除方法（坦克+破坏链）引起的破坏性损害）而设计的，这个项目的一个重要方面是所牺牲的“腿”（希望在引爆过程中机器人唯一损坏的部分）是在战场中容易更换并且成本低的。通过部署一个MSRR，而不是一群传统的机器人，因此机器人部件占供应点的份额有所下降，只有几种不同的模块，在多功能机器人案例中是2个。所以MSRR把Ultimus项目的设计理念带入它们的逻辑结论中。

在一个MSRR中，诊断是完全自动的，维修并不重要。如果一个模块故障，那么它可以被内部诊断出来（没有单一元件是至关重要的，将在2.3节中加以讨论）。基于这种识别，系统将通过物理上与故障模块切断联系来实现简单重组，并将抛弃故障模块。对于受过2分钟训练的人员来说，足可以将任何一个替代模块推入到机器人的任何部分。MSRR将对自己进行重组，把替代部分置于它所属的地方。

2.3 优雅降级

虽然对故障区域的设备进行方便的支持与维修很重要，但是防止这些故障所具备的健壮性在第一个例子中显得更为关键。在履行战斗任务时，士兵的生命依赖于他们手中工具的表现，即使对于配发的标准装备，士兵也极不愿意使用任何可靠性存在问题的器材。

任何机械系统，特别是处于严酷的战场中，都可能变得疲劳或者损坏。一个带有许多小的动作器、精密的传感器和复杂的电子元件的机器人，是这类故障的最好侯选人，而作者们也确实没有宣称MSRR是个例外，但是MSRR提供了一种具备优雅降级和部分自修理的特性。

因为MSRR是由数百或上千的同一模块组成的，每个均带有动作器和片上处理系统，所以大规模的冗余是其设计所固有的。对于给定的自由度，这一系统将能够经常性地在控制层面上简单地补偿失效模块，这样以来，显然性能会受到影响，但是许多情况下不会很明显。任何情况下，带着降低的性能投入工作都远好过大多数传统机器人发生灾难性故障的情形，所以通过这种方式，机器人降级是“优雅”的。

当然有时候，一个至关重要的模块或者不幸的模块组合可能发生故障，即便如此，也没有失掉全部功能。通过自重组这种能力，一个MSRR可以胜任一定量的自维修。通过自重组，一个MSRR可以移动或去除这些故障模块，并使用正处于运行状态的其它机体的模块代替它们。为继续执行自己所接受的命令，在模块变少的情况下，需要适应。也许要稍微减少每条腿的长度（如果一些模块是从其它部分“借”来的）。这种适应可以在MSRR内部发生，但对于传统机器人来说是不可能的。优雅降级加上适应性控制，增强了有限度的自维修能力，意味着许多机器人内部的独立故障可以在没有整个系统发生灾难性故障的情况下继续存在。相对于传统机器人，这是一个明显的优势。