模塊化機器人組裝套件,模塊化機器人集群和通過模塊化機器人集群完成任務的方法與流程

2023-11-10 13:14:23

本發明涉及一種模塊化機器人，模塊化機器人組裝套件，由模塊化機器人組裝套件建立的模塊化機器人集群，以及，通過模塊化機器人集群完成任務的方法，特別是在運載工具諸如飛機或太空飛行器的裝配、構造、維護和/或修理中。

背景技術：

無人駕駛機器人車輛(Unmanned robotic vehicles，URVs)是由遠程控制或自主操縱的車輛，其不需要在車輛上的駕駛員。URVs可以通過地面控制站的控制人員而遠程控制，也可以根據預先確定的運動路線或動態路線或導航算法而飛行、遊動、浮沉、駕駛或以其他方式自主移動。

這樣的URVs可以集群合作以完成複雜任務或任務鏈。通常情況下，機器人集群由具有類似結構的眾多機器人(其具有一個及相同功能或同一組多重功能)組成。集群中的機器人通常被用於執行各種瑣碎的任務，否則這些任務由於任務位置難以接近而對於人類工作者來說是一個挑戰，其不需要工人的高技術資格、在窄邊界條件下具有重複性質、在對人類有危害的環境中執行、具有危險特性或者以協作方式支持人類工作者。

例如，文獻US 8755936 B2公開了一種機器人系統結構，其能夠創建和使用服務機器人，服務機器人具有多個車載機器人功能作為任意數目機器人在設施內順次或同時執行功能的共享、集中資源。文獻US 2010/0094459 A1公開了多個移動機器人的協作系統，其允許多個移動機器人協同執行一個複雜的任務，基於概念行為單元使用集中式控制架構和機器人協作應用代碼，以執行綁定於機器人的實際功能的機器人協作應用。文獻WO2013/119942 A1公開了一種移動機器人編隊的作業管理系統，其自動確定作業請求的實際位置和實際作業操作，並基於當前狀態和/或所選擇移動機器人的當前配置，智能地選擇合適的移動機器人來處理各個作業請求。

然而，相同或類似構造機器人的集群，要麼由於其有限的功能範圍而不靈活，要麼他們過度利用具有許多功能的大型機器人，而其僅僅在機器人操作的一小部分時間內才能充分利用。因此，現有技術中已經設計出個性化和更靈活的機器人系統。文獻US7555363B2、US7720570B2、US8805579B2和WO2013/152414A1中公開了機器人裝配系統的實例，其依靠具有不同的功能的單獨的機器人部件，這些部件組裝以形成個性化的機器人。

分布式機器人也取得了關於結構、任務規劃能力、以及移動機器人集群控制方面的進展，特別是解決動作選擇、授權和控制的代表、通信結構、機器人的異質性和同質性、實現當地行動的協調、以及解決衝突的問題。該領域的概覽可以例如在Arai，T.，Pagello，E.，Parker L.E於2002年10月在「IEEE機器人及自動化公報」第18卷第5期第655-661頁發表的「論多機器人系統的進展」(Arai，T.，Pagello，E.，Parker L.E.：「Editorial：Advances in Multi-Robot Systems」；IEEE Transactions on Robotics and Automation，vol.18(5)，October 2002，p.655-661)中找到。

技術實現要素：

因此本發明的一個目的在於，提供一種能夠自由和靈活配置的機器人解決方案，並且在多任務環境下可以更有效的方式來採用該方案。

該目的通過具有權利要求1特徵的模塊化機器人、具有權利要求6特徵的模塊化機器人組裝套件、具有權利要求9或10特徵的模塊化機器人集群，具有權利要求11特徵的機器人系統以及具有權利要求12特徵的通過模塊化機器人集群完成任務的方法來實現。上述裝置、系統和方法可以特別用在運載工具諸如飛機或太空飛行器的裝配、構造、維護和/或修理中。

根據本發明的第一個方面，模塊化機器人包括機器人平臺和機器人工作頭以及機器人適配器，機器人平臺被配置以將移動性和與外部組件的連接性傳遞給模塊化機器人，機器人工作頭被配置以將執行操作任務的能力傳遞給模塊化機器人，機器人適配器附接於機器人平臺或機器人工作頭並被配置以將機器人平臺機械地連接機器人工作頭。

根據本發明的第二個方面，模塊化機器人組裝套件包括多個機器人平臺和多個機器人工作頭，多個機器人平臺均被配置以將移動性和與外部組件的連接性傳遞給組裝的模塊化機器人，多個機器人工作頭均被配置以將執行多個操作任務中的一個的能力傳遞給組裝的模塊化機器人，其中多個機器人工作頭中的每一個均包括機器人適配器，機器人適配器被配置以將機器人平臺中的一個機械地連接到各自的機器人工作頭。

根據本發明的第三個方面，模塊化機器人集群包括：根據本發明第一方面的多個模塊化機器人和/或採用根據本發明第二方面的模塊化機器人組裝套件構造的多個模塊化機器人。

根據本發明的第四個方面，一種機器人系統包括：根據本發明第三方面的模塊化機器人集群、集中式任務資料庫以及任務控制器，集中式任務資料庫被配置以存儲和更新由模塊化機器人集群執行的多個任務，任務控制器耦接到集中式任務資料庫並被配置以根據任務的優先級、等級和/或重要性來管理集中式任務資料庫中的存儲任務。

根據本發明的第五個方面，通過模塊化機器人集群完成任務的方法包括步驟：由集中式任務資料庫提供任務給多個機器人工作頭，每個工作頭被配置以將執行多個可操作任務中的一個的能力傳遞給組裝的模塊化機器人，通過多個機器人工作頭決定多個機器人平臺中的要組合的一個，每個機器人平臺均被配置以將移動性和與外部組件的連接性傳遞給組裝模塊化機器人，通過將多個機器人工作頭中的一個或多個與多個機器人平臺中所確定的那個相連接，而形成一個或多個模塊化機器人，以及通過組合的模塊化機器人執行所提供的任務。

本發明所基於的構思是，從提供定位和移動性的機器人平臺以及提供機器人功能性和工具性的機器人工作頭中，以模塊化方式構造機器人。平臺和工作頭均可以採用通用適配器機制設計，以使得各種平臺和工作頭可互換和靈活組合。這種模塊化機器人的功能能力可以靈活地分布在平臺和工作頭。該平臺可以提供基本的移動性和遷移能力給機器人，該機器人可能由於與該平臺結合的工作頭的專業化執行定製的任務。單個工作頭的功能範圍可以有利地限制為一個或較少功能，以使工作頭可以保持小型、高效精幹和有成本效益。

不同的平臺類型可以用來形成不同的機械人類型：平臺例如可以是，能夠形成無人移動地面車輛(UMGV)的輪式、履帶式、刀片、滑板、踏板或吸盤平臺。可替代地，該平臺可以是能夠形成無人駕駛飛行器(UAV)或飛行無人機的有翼的、螺旋槳式、懸停或噴氣/火箭發動機平臺。該平臺還可以是用於靜止機器人裝置的連接器平臺，諸如機器人臂、工業機器人、拾取和放置機器人或任何其他具有有限範圍的運動能力的自動機。該平臺可能最終也是用於手持工具、達到延長臂或穩定承載架的連接器平臺、其通過人類工人或用戶而保持、攜帶與操作。

同樣地，不同的工作頭類型可以被用於實現由機器人來執行的不同任務的工作功能：該工作頭可以專門用於各種監視或監控任務，例如待檢查的航空飛行器的內部和/或外部的自主檢查和狀態參數的自動收集。為此，工作頭可以採用一個或多個安裝於工作頭的傳感器，例如照相機、雷射掃描儀、超聲波傳感器、磁傳感器、紅外傳感器、條碼掃描器、化學傳感器、氣體傳感器、金屬探測器、生物傳感器和類似的物理參數檢測裝置。工作頭可以進一步，另外或替代地，包括工作工具，其提供與環境的具體相互作用，例如在裝配、建造、維護或修理設置中。工作頭可以例如採用清潔裝置、印刷裝置、緊固裝置、焊接裝置、螺紋連接裝置、電檢測裝置、夾緊裝置、真空處理裝置、粘合裝置、衝壓裝置、螺栓連接裝置、鑽孔裝置或任何其它類似類型的加工工具。

附圖說明

本發明將參考附圖中所描繪的示例性實施方式進行更詳細地說明。

附圖被包括以提供對本發明的進一步理解，並且附圖被併入並構成本說明書的一部分。附圖圖示本發明的實施方式，並且與說明書一起用於解釋本發明的原理。本發明的其它實施方式和許多的本發明的預期優點將很容易理解，因為通過參考下面的詳細描述而更好理解。附圖元件不一定相對於彼此按比例繪製。類似的參考標號表示相應的類似部分。

圖1示意性示出根據一實施方式的示意性模塊化機器人。

圖2示意性示出根據另一實施方式的示意性模塊化機器人。

圖3示意性示出根據另一實施方式的示意性模塊化機器人。

圖4示意性示出根據另一實施方式的用戶手持著的示意性模塊化機器人。

圖5示意性示出根據另一實施方式的示意性模塊化機器人。

圖6示意性示出根據另一實施方式的模塊化機器人的結構細節。

圖7示意性示出根據另一實施方式的具有特定工作頭的示意性模塊化機器人。

圖8示意性示出根據另一實施方式的具有特定工作頭的示意性模塊化機器人。

圖9示意性示出根據另一實施方式的具有特定工作頭的示意性模塊化機器人。

圖10示意性示出根據另一實施方式的具有特定工作頭的示意性模塊化機器人。

圖11示意性示出根據另一實施方式的具有特定工作頭的示意性模塊化機器人。

圖12示意性示出根據另一實施方式的模塊化機器人集群的工作環境。

圖13示意性示出根據另一實施方式的模塊化機器人集群的控制系統架構。

圖14示意性圖示出根據另一實施方式的由模塊化機器人集群完成任務的方法的步驟。

附圖標記

1-機器人適配器；2-機械連接器；3-數據接口；4-電源連接器；5-處理器；6-機械接收器；7-數據接口；8-電源連接器；9-微處理器；10-機器人平臺；11-直升機葉片；12-輪；13-延伸臂；14-冷氣噴嘴；20-機器人工作頭；21-真空清潔器裝置；22-柵格；23-黑光；24-攝像機單元；25-3D列印系統；26-輥清潔器；27-電線固定器；30-工業機器人；40-人類工人；50-機身部分；60-腳手架；70-乘客甲板；80-載貨甲板；100-工作環境；C-任務控制器；D-集中式任務資料庫；F-集群；M-方法；M1-M6-方法步驟；R1-R11-模塊化機器人；R12-連接器平臺；S1-S2-監視機器人；W-工人。

實施方式的詳細描述

儘管已示出和描述具體實施方式，但是本領域普通技術人員可以理解的是，在不脫離本發明範圍情況下各種替換和/或等效實現方式可以適於所示出並描述的具體實施方案。一般地，本申請旨在覆蓋這裡討論的具體實施方式的任何修改或變型。

本發明所指的機器人可以包括由電子電路或計算機軟體來控制的任何自動機器或人工代理。具體地，本發明所指的機器人可包括移動機器人，該移動機器人包括能夠運動的任何自動化技術。本發明含義範圍內的移動機器人並不綁定到單一的物理位置，並能朝向另一物理位置向前推進自身。本發明所指移動機器人包括任何自主行動工具(「自主移動機器人」，AMR)和外部引導工具(「自動導引車」，AGV)。

機器人可特別包括任何無人駕駛運載工具(UMV)，其包括無需人類飛行員乘坐控制的無人飛行器(UAV)和無人地面車輛(UGV)。無人飛行器和無人地面車輛可具有空基或陸基移動，其或者自主地由機載計算機控制，或者通過在地基控制站或其他車輛內的駕駛員遠程控制。

UAV例如可以包括四軸飛行器、四旋翼直升機、四角直升飛機機器人、或四轉子。通常，四軸飛行器是由四個轉子推進的空中旋翼機。在某些實施方案中，UAV運動的控制可通過改變一個或多個轉子的槳距或旋轉速度來實現。適合無人飛行器的其它配置也是可能的，包括多轉子設計，例如，雙轉子、三轉子、六轉子和八轉子，或單轉子設計如直升機。本發明所指的無人機也可包括固定翼無人飛行器。無人飛行器可以有垂直起飛和降落(VTOL)能力。在一些實施方案中，無人飛行器的轉子可以由軟的、能量吸收和耐衝擊的材料製成。在一些實施方案中，無人飛行器具有包圍轉子的框架。包圍轉子可以具有優點，如減少UAV或其周圍的損壞危險。也可以引入推進系統。在某些實施方案中，UAV可以是複合旋翼機，例如，具有在向前飛行時提供一些或所有升力的機翼。在一些實施方案中，UAV可以是傾轉旋翼飛行器。在另一個實施方案中，UAV可以具有噴氣式發動機或火箭發動機，並為了穩定性使用反作用輪，以使它們也可能在真空環境的任務中操作，用於如空間站或衛星外部位置的維護的任務。

UGV例如可以包括天體登陸車、陸基無人機、全向輪地面車輛、萬向輪式車輛以及能夠沿著地面或在地面上移動的其他移動機器人。例如，該UGV還可包括六足機器人、四足機器人、輪腿機器人、雙足機器人、具有傳送異時運動(metachronal motion)的輸送裝置或允許機器人自己從一個地方自主運送到另一地方的其它機構的機器人。

圖1到5示意性示出根據相對於模塊化概念的本發明實施方式的模塊化機器人的原理。圖6示意性示出了根據本發明實施方式的、適用於任何模塊化機器人的模塊化機器人的一般結構細節。圖7至圖11示出具有用於不同功能應用的具有不同工作頭(workheads)的各種模塊化機器人的概念草圖。在圖1到圖11中所描述的模塊化機器人的共同細節將首先結合圖6進行說明，特別是關於模塊化機器人的機器人平臺和機器人工作頭。此後，機器人平臺以及機器人工作頭的各種實施方式示例將分別結合圖1到5和圖7到11進行說明。

如圖6所示，模塊化機器人的一般結構包括機器人平臺10和機器人工作頭20，它們經由通用的機器人適配器1連接。機器人平臺10被設計為模塊化機器人的基本機箱模塊並且被配置成將移動性和與外部組件的連接性傳遞給機器人。而機器人工作頭20被設計成定製功能模塊，並且被配置為將執行某些操作任務的能力傳遞到機器人。機器人適配器1通常可以是機器人平臺10和機器人工作頭20之間的結構、通信和/或電源連結。由連接的機器人平臺10和機器人工作頭20組成的模塊化機器人是完全自主系統，其能夠，尤其是在飛機或太空飛行器的建造、裝配、維護和/或修理期間的人體不適宜的(non-ergonomic)條件下，執行操作任務。在示範性實施方式中，每個模塊化機器人可具有約3公斤的最大重量和約20釐米的最大寬度、高度或深度。

機器人適配器1可具有機械連接器2，其被設計和構造成與對應機器人模塊中的相應機械接收器6機械互鎖。例如，機器人適配器1可形成為從機器人平臺10或機器人工作頭20的某一固定位置、關於機器人平臺10和機器人工作頭20中的另一個上的接收器6突出的結構元件，如適用。各種鎖定機構可被用於機械連接器2中，如卡口鎖定、卡扣配合鎖定、或螺紋嚙合機構。此外，機器人適配器2可以具有防止平臺10和工作頭20被錯誤連接的內置防錯機制。

機器人適配器1還可以被配置以形成機器人平臺10和機器人工作頭20之間的數據通信鏈路。由於每個平臺10和工作頭20均裝備有形成部件的控制邏輯的電子電路，諸如ASIC(「應用型專用集成電路」)、FPGA(「現場可編程門陣列」)、微處理器或類似的可編程邏輯器件，因此與相應的平臺10和暫時連接的工作頭20相關聯的數據可經由數據通信協議進行交換。機器人適配器1可具有數據接口3，其與適配器接收器內的數據接口7接合。數據接口3和7例如可以是USB埠和該數據通信可以通過標準化通信協議來實現，如USB協議。其他連接器和協議可能也同樣可行，如火線(Firewire)、計算機與其外圍部件互聯標準(PCI)、PCIexpress、雷電(Thunderbolt)、串行ATA接口規範(SATA)、RS-232或類似的通信標準。

此外，機器人適配器1可以進一步被配置為提供機器人平臺10和耦合的機器人工作頭20之間的電源連接。為此，機器人適配器1可具有電源連接器4，電源連接器4可以被耦合到適配器接收器內的電源連接器8。機器人平臺10或機器人工作頭20可以配備電源系統，或者替代地兩者都可以配備電源系統，諸如發電系統、燃料電池、太陽能電池板、蓄電池、可再充電電池或可更換電池。在平臺10和工作頭20中的一個未配備自己的電源的情況下，相應的其他部件可通過電源連接器4和8越過機器人適配器1提供電力。電源的電壓電平可例如是5V，並且可以特別通過標準化電源接口來執行。它可以是例如通過用作數據接口3和7的USB接口來供電。

機器人平臺10和機器人工作頭20可以都分別裝有微處理器5和9，用於分別執行軟體或固件以負責平臺10和工作頭20的自主功能。微處理器5和9可以被配置為提供無線通信、網絡接入能力以及數據交換能力。另外，微處理器5和9可以具有內置或附加的數據存儲裝置，用於暫時和/或永久存儲平臺10和工作頭20的應用軟體、模塊作業系統和/或配置數據。

根據圖5給出的一般概念來實現的模塊化機器人可特別通過避免人體不適宜的工人位置而提高人體工程學情況。由於機器人履行其委託任務時的自主性，即使是在沒有工人的輪班情況下，可以進一步通過改進重複性而改進生產質量。機器人可以在任務完成中協作工作以支持人類工人和/或集群中的其他機器人。當採用許多模塊化機器人時，因為機器人的所有部件和組件可根據功能的定製範圍製造並且機器人自身可靈活組合以創建更多種類的獨立機器人，使得每件開發和生產的效率更高且成本更低。由於靈活性和移動性，模塊化機器人可以不僅在不同的站內，而且在若干建築/機庫內充分地使用其能力。模塊化機器人可以在限定的範圍內獨立地移動，優勢不局限於一個特定的機庫。

圖1至5示出不同機器人平臺10的示範性實施方式。機器人平臺10可以是標準化「即插即用」平臺，其負責模塊化機器人的位移、重定位和移動。獨立於模塊化機器人的操作功能或應用，機器人平臺10可根據訪問性和位置需求來選擇。機器人平臺10可以是例如空中飛行器例如具有直升機或四軸飛行器葉片11(圖1)或冷氣體噴嘴14(圖5)的無人機、具有移動輸送運動學設備如蜘蛛腿，吸盤或輪12的地面車輛(圖2)、用於耦合到工業機器人30的連接器平臺(圖3)，或者安裝在延伸臂13上的、可以由人類工人40手持和承載的連接器平臺(圖4)。具有用於輸送空中運動的機器人平臺10的模塊化機器人可能在原則上也可以作為用於水下勘探、維護或維修任務的潛水機器人。

圖7至11示出不同機器人工作頭20和綁定特定任務的模塊化機器人的實施的示例性實施方式。機器人工作頭20可以例如是真空清潔器系統21，真空清潔器系統21可用於抽空鑽孔過程剩餘的所有碎片和灰塵(圖7(A))。真空清潔器入口可以在地面附近配備格柵22，以避免碎片和真空清潔器系統21的泵系統之間的接觸(圖7(B)-圖7(A)的仰視圖)。真空清潔器機器人可以由輪式平臺10控制，其檢查已經清潔的區域並促使它們驅動到尚未清潔的剩餘區域。真空清潔器機器人可以排出鑽孔過程中剩餘的碎片和灰塵，以及留在地板上的螺釘、螺栓、鉚釘、粘合膠帶、膠帶、夾鉗、夾子、支架或廢線。

機器人工作頭20還可以包括監測和監視單元，其包含有黑光23和攝像系統24以檢查表面保護質量(圖8)。監測和監視單元機器人可以記錄探測到無質量證據(non-quality evidences)的位置，並且可以在機器人平臺10的控制下，對已經檢查的區域檢查或重新定位到尚未檢查的區域。監測和監視機器人可以方便地以使用具有直升機葉片11的空中機器人平臺10，以對工作環境具有更好的了解。它們可用於對表面保護或塗裝缺陷的質量控制、以及鉚釘和螺栓的目視檢查。

機器人工作頭20還可以包括3D印表機系統25來列印必要支架或其它緊固件，以維持特定系統，或者可使用附加製造技術列印的任何其他塑料部件(圖9)。這樣的印表機器人可以有利地將人類工人從組裝飛機機身支架的人體不適宜的位置中的工作解放。印表機器人的機器人平臺10可以控制機器人移動、檢查已經列印的支架、並且以有組織的方式將其重新定位到需要支架被列印的下一個位置。

機器人工作頭20還可以包括可擴展的輥26，來在表面保護之前和/或某些操作已在表面上進行之後(如鑽孔、擴孔或相似的操作)清潔表面(圖10)。輥清潔器機器人可通過輪式機器人平臺10來控制，其使機器人監視已經清洗的區域並促使它們驅動到尚未被清潔的區域，使用例如抹布、海綿和/或液體化學品和洗滌劑。

機器人工作頭20還可以包括電線固定件27，電線固定件27包括用於電線和支架的支撐件和多個電子螺絲刀，其被構造為將電線定位固定在它們的正確位置，並隨後用螺釘固定支架(圖11)。這種電線固定機器人可通過空中平臺10控制，其保證電線固定過程所需的位置穩定性和同步性。

其他類型的機器人，當然也可以合併，例如用於鉚釘頭密封、在難於訪問的區域應用表面保護、在表面和緊固件或螺紋連接上提供密封塗層。機器人可以被設計為支持其他機器人或者人類工作，例如在精確位置中放置、處理和定位零部件的工作，並測量他們精確定位。

圖12示意性示出採用模塊化機器人集群的工作環境100。模塊化機器人集群可能包括工作機器人R1至R11，其在飛機機身部分50附近的不同地點執行不同的任務和子任務。一些機器人R4、R5和R6可在機身部分的外側工作，例如在腳手架60上。一些其他機器人R7、R8、R9、R10和R11可以在機身部分50的內部工作，例如在飛機的飛行甲板70上。一些機器人R1、R2可以例如在飛機的載貨甲板80上工作。機器人集群例如可以包括監測和監視的機器人S1、S2，其任務是監督工作環境，在出現問題的情況下報警和/或將任務完成信息傳達給集中式資料庫D。集中式資料庫D可以包括要執行的任務的分級列表。任務控制器C可以負責管理存儲在集中式資料庫D中的任務。圖12的工作環境100也可以空間站模塊實現，其中集群機器人執行裝配任務、維護任務和/或實驗。

由於其模塊性和靈活性，集群機器人可能能夠在任何環境中工作，甚至在難以訪問的區域、在貨物和艙底區、或在具有汙染物或危害風險的區域，如高壓線區域。具有移動輸送模塊的機器人平臺10允許機器人改變機庫。移動機器人可以裝備有防碰撞系統，以能夠在工作環境中自主移動，並且與另一機器人或工人W具有低碰撞風險，另一機器人或工人W與用於手持和手動應用的連接器平臺R12一起工作。

在合適的地點，停車的庫房設施、充電和交換功能的工具和設備可以遠離工作現場而設置。為了給定的機器人平臺10上的機器人工作頭20改變或對於給定機器人工作頭20的移動平臺10改變，機器人可以朝向這樣庫房設施被定向。通過使用支持機器人和/或通過人工幹預，可以由機器人本身自主地進行模塊化機器人的重新組裝。

工作環境100也可用於特別是具有人類組員的太空飛行器或空間站。模塊化機器人集群可以特別地包括無人機，其構造及設計以在沒有重力或重力很小的空間內工作。這種機器人的機器人平臺10例如可以包括噴氣推進系統或具有冷氣體噴嘴和反作用輪的火箭發動機。被設計來輔助空間站內人類機組人員的移動機器人可配備有攀爬腿，使它們的運動自由度受空間站機械結構限制。

圖13示意性示出模塊化機器人的集群F和機器人模塊的控制系統架構。集群F可以包括組合的機器人和/或作為分立的集群成員的機器人平臺10和機器人工作頭20。由於機器人平臺10和機器人工作頭20中的每個可具有其自身的帶有控制邏輯的微處理器，因此這些平臺10和工作頭20的每個都可以作為單個集群成員單獨參與功能群智能。

由於每個構件10、20內的智能功能性模塊，不同集群元件10、20(以及可能的組合機器人)可以通過具有分散智能而在集群方式中操作。集群操作的基礎可以是例如多智能控制機構(multi-agent control mechanism)或神經網絡。該集群成員可以一方面，與集中式資料庫D通信以收集新的任務、將任務的完成結果或與任務管理相關的任意更新傳遞到集中式資料庫D作為作業卡進度。任務控制器C可以在集中式資料庫D中檢索動態更新信息、建立新任務、刪除完成的任務或相對於彼此重新優化任務。另一方面，集群成員能夠彼此之間溝通以共同同意最佳的「組」設置來完成所需任務。這需要一些機器人工作頭20自主地與某些最佳機器人平臺10裝配以便靈活地形成工作環境中當前所需的模塊化機器人。

工作頭應用的功能智能(知識)可以通常位於機器人工作頭20的微處理器內，而定位智能(知識)則可以是通常位於機器人平臺10的微處理器內。平臺10和工作頭20之間的模塊間通信可能交換功能和位置的數據和信息。機器人工作頭20能夠從集中式任務資料庫D或由任務控制器C直接查詢來自主地選擇將要執行的下一個任務。

合適的機器人平臺20可以被自主和/或通過請求它而找到。如果任務需要的話，可請求額外的支持集群機器人單元援助。例如，鑽孔工作頭可以與空中平臺組裝，並且另外請求來自真空清潔器工作頭(其可以與輪式平臺組裝來用於此目的)的援助。計量工作頭可以在鑽孔機器人的鑽孔任務之後被要求，以出於質量控制的目的而對鑽孔機器人工作的詳細測量值進行記錄。

當目前不使用或空閒時，任何機器人平臺10或機器人工作頭20可指示給任務控制器C和/或剩餘集群成員為自身可用。此外，當機器人平臺10或機器人工作頭20需要被重新充電或清潔時，其可以指示給任務控制器C和/或剩餘集群成員為自身故障。該集群F可以自主(例如由於其自身所賦予的移動性)，或者由人類操作人員的支持而設置/組裝。每個機器人平臺10和機器人工作頭20可以配備有某種程度的自動化機制，允許工作過程迅速且即時地中斷，以用於平臺10和工作頭20自身的維護、檢查和修理。剩下的集群成員可以獨立地繼續其分配的任務，使得一些集群成員的臨時故障不會帶來整個任務執行的停止。

如圖14示意性所示，使用模塊化機器人集群完成任務的方法M的步驟被示出。方法M可以特別用於結合圖12所示和解釋的工作環境100中，並且可以採用結合圖1到11所示和解釋的一個或多個模塊化機器人。方法M在飛機或太空飛行器的構造、組裝、維護、拆裝、操作和/或維修期間的執行任務中可以特別有利的。飛機和太空飛行器例如可以包括客機、無人駕駛飛機、直升機、運載火箭、助推器、宇宙飛船、衛星和空間站。

方法M包括，在M1由集中式任務資料庫D提供任務給多個機器人工作頭20。每個機器人工作頭20被配置以將執行多個可操作任務中的一個的能力傳遞給組裝的模塊化機器人。根據所提供的任務，隨後在M2，多個機器人工作頭20決定將與多個機器人平臺10中的哪一個相組合。每個機器人平臺10均被配置以將移動性和與外部組件的連接性傳遞給組裝的模塊化機器人。在M3，隨後通過將多個機器人工作頭20中的一個或多個與多個機器人平臺10中所確定的那個相連接，而形成一個或多個模塊化機器人。那些模塊化機器人隨後能夠在M4執行所提供的任務。

當任務已經完成時，集中式任務資料庫D可通過在M5中分別分配的機器人而進行更新。然後，機器人可以通過在M6從組合的機器人平臺10斷開機器人工作頭20而再次拆卸。斷開的零件-工件頭20和平臺10-然後再次自由以承擔來自集中式任務資料庫D的另一個任務。

在前述的詳細描述中，出於簡化本公開的目的，一個或多個實施方式或示例中的各種特徵組合在一起。但應該理解的是，上面的描述旨在是說明性的，而不是限制性的。其意在覆蓋所有替換、修改和等同物。在閱讀上述說明書後，許多其它示例對於本領域技術人員將是顯而易見的。

選擇並描述實施方式以最佳地解釋本發明的原理及其實際應用，從而使本領域技術人員能夠以適合於預期的特定用途的各種修改最佳地利用本發明和各種實施方式。在所附的權利要求書和整個說明書中，術語「包括」和「其中」分別用作術語「包含」和「在其中」的各自等效普通英語。此外，本發明中的「一個」或「一」並不排除多個。