美国麻省理工学院（MIT）研究团队近日开发出一种名为“FloatForm”的模块化水面机器人系统。该系统由多个小型自主机器人组成，能够在水面上自主完成集结、拆分和重组，按需构建桥梁、平台等不同形态的临时基础设施，为未来智慧城市、水上交通及应急救援等应用提供了新的技术方案。相关研究成果发表于《Nature Communications》。

FloatForm模块化水面机器人系统

FloatForm系统由多个边长约21厘米的方形机器人组成，每个机器人均配备独立推进器、传感器和磁性连接装置，可自主航行并与其他机器人完成连接。研究团队提出，未来该系统可根据实际需求快速组装成为浮桥、浮动平台、临时市场或演出舞台等设施，实现水域空间的灵活利用。

研究团队表示，该项目希望将传统静态水域转变为可动态配置的城市公共空间，使水面成为城市基础设施的可编程延伸。当发生自然灾害或交通拥堵时，机器人可快速组装形成临时桥梁或运输平台；在大型活动期间，也可根据需求构建浮动公共空间，并在活动结束后自动拆解回收。

为实现大规模自主协同，研究团队借鉴了火蚁在洪水中通过相互连接形成“蚁筏”的生物行为，采用以分布式协同控制为核心的算法架构。不同于依赖中央控制系统统一调度的传统自组装机器人，FloatForm仅在最终目标位置规划阶段进行少量集中计算，其余包括路径规划、避障、队形调整以及扰动响应等任务均由机器人自主完成，并通过与邻近机器人交换位置信息实现协同运行。

实验结果显示，由8台机器人组成的系统能够从随机位置自主集结为目标结构，并完成连接、拆分、重新组装及整体移动等一系列操作，每次任务耗时约4至8分钟。仿真测试进一步验证，该算法可扩展至64台机器人协同运行，且随着机器人数量增加，系统整体计算复杂度不会显著提升。

在硬件设计方面，研究人员开发了一种基于折纸结构设计的低功耗磁性锁扣机构，仅在连接和解除连接时消耗能量，在保持连接状态时无需持续供电，有助于延长机器人续航能力。同时，机器人采用四推进器全向驱动设计，并通过增加稳定鳍片和优化控制算法，提高了在水面环境中的运动稳定性。

目前，FloatForm已完成室内水池验证实验。在10组测试中，由4台机器人组成的系统自主完成任务的成功率达到90%，8台机器人系统成功率达到70%。即使个别机器人因定位偏差暂时脱离队形，也能够自主重新加入编队，不影响整体任务执行。

研究团队表示，未来还将进一步扩大机器人尺寸，增强连接机构强度，并结合GPS或视觉定位技术，使系统适应河流、港口及近海等更加复杂的开放水域环境。研究人员认为，该系统未来可广泛应用于临时桥梁建设、海上巡检、环境监测、应急救援、科学考察以及可重构海洋基础设施等领域，为智能水域基础设施建设提供新的技术路径。