Distributed & Swarm Robotics

分布式集群机器人

无人机集群与多机器人协作:综述论文、高校课题组、创业公司与重点团队。

60 份档案 · 6 个方向
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60 / 60 份 · 全部

综述论文

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综述论文 2021–2026 · 3 节点

How foundation models will revolutionize robot swarms

基础模型将如何革新机器人集群

Volker Strobel 等 · ULB IRIDIA / CISPA · Science Robotics · 2026

swarm 领域奠基人 Dorigo 团队与安全研究者 Fritz 合写的 Science Robotics 综述性观点文章,提出用机载基础模型(foundation model, FM)取代「部署前手写控制器」的传统集群工程范式。文章给出两条互补路径:FM 作为 swarm designer 负责合成控制器代码与高层规划,FM 作为 swarm operator 常驻每台机器人、在任务中就地推理、协商与人机交互。同时点明幻觉、机载算力、概率性输出带来的可控性与安全风险,并主张 ethics-by-design。

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综述论文 2019–2026 · 3 节点

Large-Scale UAV Swarm Coordination for Sensing and Communication: A Spatiotemporal Perspective

大规模无人机集群的时空协同

Jirong Zha 等(通讯 Xinlei Chen)· 清华大学深圳国际研究生院 等 · ACM Computing Surveys · 2026

ACM Computing Surveys 2026 年的大规模无人机集群调度与规划综述,以「时空约束」为统一视角重构问题。全文把调度/规划算法分为采样类、图搜索类、数学优化类与学习类四大族,逐族评估其在大规模场景下的可扩展性与实时性;再用感知(sensing)与通信(communication)两个代表性应用域,说明时空约束如何反向塑造算法设计。共引用约 175 篇文献,横跨机器人规划与无人机网络两个此前割裂的社区。

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综述论文 2021–2026 · 3 节点

Towards applied swarm robotics: current limitations and enablers

走向应用的集群机器人——当前限制与使能条件

Miquel Kegeleirs, Mauro Birattari · ULB IRIDIA · Frontiers in Robotics and AI · 2025

IRIDIA 团队对「集群机器人为何至今没有商业与工业落地」的正面回答。文章把障碍分为实践性与概念性两类:前者包括平台老旧、仿真器无法支撑大规模、SLAM/视觉/通信技术栈缺席、法规与公众接受度;后者包括对容错、灵活、可扩展三原则的教条式坚持、这些性质从未被形式化或实证验证、以及只研究同构集群孤立运行的孤立主义心态。并逐条给出使能对策,主张接受混合式与领导者引导式设计。

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综述论文 2020–2022 · 3 节点

Swarm of micro flying robots in the wild

野外环境中的微型飞行机器人集群

Xin Zhou 等(通讯 高飞、许超)· 浙江大学 FAST Lab · Science Robotics · 2022

浙大 FAST Lab 的里程碑工作:十架手掌大小、总重不足 300 g 的全自主四旋翼,在竹林等高度杂乱的野外完成无外部设施的集群飞行。核心是基于 MINCO 轨迹表示的时空联合优化——同时形变轨迹形状与调整时间分配,把避障、机间避碰、动力学可行性、编队、跟踪等需求统一为加权惩罚项,毫秒级求解。定位用机载 VIO,并以 UWB 测距做去中心化漂移校正,机间只广播轨迹参数。

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综述论文 2021–2023 · 3 节点

Kimera-Multi: Robust, Distributed, Dense Metric-Semantic SLAM for Multi-Robot Systems

鲁棒的分布式稠密度量语义多机 SLAM

Yulun Tian 等(通讯 Luca Carlone)· MIT SPARK Lab · IEEE Transactions on Robotics · 2022

MIT SPARK Lab 的分布式多机 SLAM 系统,首次同时做到三件事:能识别并剔除错误的机间/机内回环、完全去中心化仅靠点对点通信、并实时构建带语义标注的全局一致三维网格。核心是分布式渐进非凸(D-GNC)位姿图优化——先用 GNC 位姿平均做鲁棒初始化,再用黎曼块坐标下降(RBCD)交替更新变量与权重。在 10%–70% 外点比例下优于 PCM 基线,通信量比集中式关键点方案减少约 70%。

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高校课题组

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大规模空地机器人协同 高校课题组 3 图 2019–2026 · 30 节点

浙江大学 FAST Lab

浙江大学 · 高飞 Fei Gao、许超 Chao Xu · FAR 飞行自主机器人研究组

浙江大学无人系统与自主计算实验室(FAST Lab)由许超创办,2019 年高飞自港科大博士毕业加入后组建 FAR 飞行自主机器人研究组,主攻机载算力下的实时运动规划。该组的分量来自三样东西:汪哲培提出的 MINCO 时空联合轨迹优化理论,成为国内外大量规划工作的通用底座;周鑫主导的 EGO-Planner / EGO-Swarm 开源系列,是全球四旋翼自主飞行事实上的入门基线;以及四篇 Science Robotics 研究长文与一篇 Nature Communications——竹林集群穿越、自主特技飞行、地面车辆分层轨迹表示、极限窄缝穿越、仿人手飞行抓取机器人。它是中文世界在机器人运动规划方向影响力最大的实验室。

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高校课题组

剑桥 Prorok Lab

Amanda Prorok · University of Cambridge

剑桥大学 Amanda Prorok 课题组,用图神经网络(GNN)做去中心化多机器人协同:把机器人之间的通信拓扑直接建模为图,让每台机器人只靠局部邻居信息学出协同策略,而不依赖中央大脑。该组是首个把 GNN 策略部署到真实多机器人平台上的团队(ICRA 2022),并提出异构多智能体强化学习框架 HetGPPO。同时维护开源向量化多智能体仿真器 VMAS,速度比同类快约 100 倍,已成为学界常用的 benchmark 平台。是去中心化多机策略与仿真基础设施两条线上的学界重镇。

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高校课题组

MIT ACL

航空控制实验室

Jonathan How · MIT Aerospace Controls Lab

MIT 航空控制实验室(Aerospace Controls Lab),由 Jonathan How 领衔,是多机去中心化轨迹规划的长期标杆实验室。技术路线走经典优化,主攻三维空间下的去中心化异步轨迹规划,核心诉求是对通信延迟与丢包保持鲁棒——每台机器人异步决策,不要求全局同步或中央协调。代表工作 MADER 与其鲁棒版本 RMADER 是该方向被广泛引用的基线,2025 年进一步提出 Forecast-Driven MPC 去中心化避障方法。

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高校课题组 2022–2024 · 2 节点

Metin Sitti

组(微/纳机器人集群)

Metin Sitti · Koç University(原 MPI-IS / ETH)

Metin Sitti 课题组是微/纳机器人集群与医疗集群的全球领军团队。技术路线是磁性微机器人集群:用外部磁场驱动大量微米级个体,使集群在聚团、铺展、成链等形态之间可逆切换,形成可重构的群体形态;主攻方向是体内医疗集群的靶向递送,目前仍处临床前阶段。代表工作包括 Nature Communications 2022 的可重构微机器人集群与 2024 年的 Robo-Matter。Sitti 先后任职于 ETH 与马普智能系统研究所(MPI-IS),现在土耳其 Koç University。

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高校课题组

Georgia Tech

机器人物质组(Goldman + Randall)

Daniel Goldman(物理)+ Dana Randall(CS)· Georgia Tech

佐治亚理工由物理学家 Daniel Goldman 与计算机科学家 Dana Randall 组成的交叉团队,把机器人群当作一种可编程的物理相来研究——用相变、临界性等统计物理语言描述群体行为,是 2024–2026 年最热的「robotic matter / active matter」切面的物理奠基者。代表工作 smarticles(Science Robotics 2019)证明:一群本身无法独立移动的「智能颗粒」被束缚在一起后,能涌现出定向运动。近年该方向在 Science Robotics、PNAS、Nature Communications 上的相关论文明显增多。

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创业公司

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高巨创新无人机编队 HG 品牌灯光秀 创业公司 4 图 2014–2026 · 8 节点

高巨创新 High Great

深圳市高巨创新科技开发有限公司 · 高建民 / 高健

2014 年 10 月由高建民创立于深圳,早期为摩托罗拉、三星等品牌代工手机模型,2018 年转型无人机编队表演赛道,提供表演飞行器与集群控制软件的整体方案,是中国编队表演三家头部厂商之一。自称占据全球编队表演设备市场超 70% 份额,产品销往 40 多个国家、海外保有量超 13 万台,服务覆盖全球 300+ 城市、累计 5000+ 场表演,为国家级专精特新“小巨人”企业。2021 年深圳龙岗 5,200 架一举刷新四项吉尼斯纪录;2025 年 10 月浏阳 15,947 架无人机加 7,496 枚烟花再破两项纪录。

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万架级无人机集群表演 创业公司 4 图 2016–2026 · 10 节点

大漠大智控 DAMODA

深圳大漠大智控技术有限公司 · 刘汉斌

2016 年 4 月由刘汉斌联合华中科技大学校友及南航研究人员创立于深圳,最初做无人机飞控系统,后转向集群自动化表演系统,是中国无人机编队表演三家头部厂商之一,也是“万架无人机”吉尼斯纪录的开创者。2016 年 6 月首秀仅 80 架,2020 年珠海 3,051 架破纪录,2024 年 9 月深圳湾一次性放飞 10,197 架同破两项吉尼斯纪录并获马斯克转发,2025 年 6 月联合重庆广电以 11,787 架刷新“最大空中图像”纪录。第三代箱式自动化表演系统使场地占用减少约 80%、人工成本降低约 50%。

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空中媒体编队表演 创业公司 4 图 2016–2026 · 11 节点

亿航智能 EHang

EHang Holdings(Nasdaq: EH)· 胡华智

全球罕见的在美股上市的中国无人机公司,2019 年 12 月 12 日以 12.5 美元/ADS 登陆纳斯达克,业务横跨载人 eVTOL 与无人机编队表演(EHang Egret 子品牌)。2016 年 CES 发布 EHang 184 载人自动驾驶飞行器,2017 年广州 1,000 架打破 Intel 纪录、2018 年西安 1,374 架再破纪录,开启中国编队表演产业的纪录竞赛;2026 年 2 月以 22,580 架 GD4.0 无人机刷新世界纪录并登上央视春晚合肥分会场。EH216-S 是全球首款集齐型号合格证、标准适航证与生产许可证的无人驾驶载人航空器。2021 年曾遭 Wolfpack Research 做空,单日股价暴跌 62.7%。

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Ghost-X 垂直起降侦察无人机飞行中 创业公司 4 图 2021–2026 · 15 节点

Anduril Industries

Anduril Industries · Palmer Luckey / Brian Schimpf / Trae Stephens

成立于 2017 年的美国防务科技公司,以软件为核心,主打多传感器/多平台自主协同操作系统 Lattice,并围绕它构建 Ghost、Altius、Barracuda 无人机,Ghost Shark、Dive-LD 无人潜航器,Roadrunner、Pulsar 反无人机系统,Menace 指挥控制以及 Fury/YFQ-44A 协同作战飞机等完整集群自主产品线。通过收购 Area-I、Dive、Blue Force、Adranos、Klas 等公司快速拼装技术栈,是五角大楼 Replicator 计划最核心的集群自主软硬件承包商之一,2026 年 5 月 H 轮后估值达 610 亿美元。

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V-BAT 垂直起降无人机 创业公司 4 图 2021–2026 · 15 节点

Shield AI

Shield AI · Brandon Tseng / Ryan Tseng / Gary Steele

成立于 2015 年的美国防务科技独角兽,核心产品是 AI 自主飞行员软件栈 Hivemind,可在无 GPS、无通讯的拒止环境下让固定翼机、无人机、直升机与地面/水面无人系统自主执行侦察、打击与集群协同任务。旗舰硬件 V-BAT(军方编号 MQ-35A)已在美国海岸警卫队、全部七个海军陆战队远征队及乌克兰战场实战部署;2025 年发布全球首款 AI 驾驶垂直起降战斗机 X-BAT。公司通过收购 Heron Systems、Martin UAV、Sentient Vision、Aechelon 补全技术栈,2026 年 3 月 G 轮后估值 127 亿美元。

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创业公司

Quantum Systems / Saronic

Quantum Systems(德国,VTOL)· Saronic(美国,水面舰艇)

2026 年防务无人系统赛道爆发的两家代表公司。德国 Quantum Systems 做垂直起降固定翼侦察机 Vector,并以 MOSAIC 实现多域无人系统协同;美国 Saronic 做无人水面艇,主攻 GPS 拒止环境下的自主水面艇编队蜂群,产品线包括 Spyglass 与 Marauder。两家在 2026 年融资估值同步暴涨:Quantum 2026 年 7 月 D 轮 12 亿美元、估值约 80 亿美元;Saronic 2026 年 3 月融资 17.5 亿美元、估值 92.5 亿美元。

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重点团队 · 深度

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重点团队 · 深度 2013–2026 · 15 节点

美国防部无人机集群项目

Perdix / OFFSET / Replicator Initiative

美国国防部(2025年更名"美国战争部" U.S. Department of War)/ DARPA / 战略能力办公室(SCO)/ MIT林肯实验室 / 美国海军航空系统司令部(NAVAIR)/ 国防创新单位(DIU)/ JIATF 4

美国防部过去十年通过三条主线推进无人机集群自主技术:2016-2017年由战略能力办公室(SCO)与MIT林肯实验室联合验证的Perdix微型无人机集群(103架),证明了低成本、去中心化"蜂群智能"的可行性;2017-2021年DARPA的OFFensive Swarm-Enabled Tactics(OFFSET)项目通过六次实兵实验,把集群规模从数十架推进到300+架异构无人系统协同;2023年8月启动的Replicator Initiative则是将上述技术验证转化为大规模量产部署的产业化尝试,目标是以数千架低成本"可消耗"自主系统对冲中国军力数量优势,Anduril、Shield AI、AeroVironment等新兴国防科技公司在其中扮演了关键角色。

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Kiva创始人合影(左起Pete Wurman、Mick Mountz、Raffaello D'Andrea) 重点团队 · 深度 9 图 1999–2025 · 14 节点

Raffaello D'Andrea

Kiva Systems / Amazon Robotics / ETH Flying Machine Arena / Verity

Kiva Systems → Amazon Robotics / ETH Zurich(Flying Machine Arena, Institute for Dynamic Systems and Control)/ Verity · R

Raffaello D'Andrea是少数同时在"地面仓储机器人集群"与"空中无人机集群"两条技术路线都做到全球第一梯队的人物。他2003年联合创立的Kiva Systems,其核心分布式控制/协同调度架构后来成为Amazon Robotics——全球规模最大的仓储机器人集群(2025年已部署超100万台)的技术底座;2007年他转任ETH Zurich教授后创建的Flying Machine Arena实验室,是四旋翼无人机集群编队飞行、空中建造、机器人"运动员"控制算法的学术策源地之一;2014年从该实验室孵化出的Verity,先做无人机集群表演秀,后转型为仓库盘点无人机集群产品,是目前该细分领域融资规模最大的公司之一。三条线共享同一套"分布式感知—协同控制—集群自适应"的底层方法论。

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Kilobots自组织形成"K"字形,1024台机器人群体实验,2014年Science论文配图 重点团队 · 深度 4 图 1992–2026 · 15 节点

学术源头:Vijay Kumar / Radhika Nagpal / Marco Dorigo

University of Pennsylvania / Harvard SEAS・Wyss Institute → Princeton University / Université Libre de Bruxelles · Vijay

三位学者从三条不同路径奠定了"硬件层面多机器人协同"的学术基础——Vijay Kumar 用四旋翼编队飞行证明了空中机器人集群的可控性与美学表现力,其GRASP Lab培养的学生创立了Exyn Technologies等多家已上市/商业化的机器人公司;Radhika Nagpal的Kilobot(2014, Science)用1024台廉价机器人证明"群体智能"可以工程化实现,成为群体机器人学的标志性成果;Marco Dorigo则从1990年代的蚁群算法出发,将"群体智能"发展为一门独立学科,并通过Swarm-bots、Swarmanoid等欧盟项目把理论落地为可自组装的物理机器人集群。三人共同定义了这一方向的三个支柱:空中集群、地面自组装集群、群体智能算法理论。

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