螺旋桨|能玩滑板、走钢丝的机器人，到底有多酷？

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机器人也要多栖发展了
撰文 | 鱼三隹
编辑 | 靖宇
北京环球影城的「威震天」出名了，谁能想到向 00 后安利《变形金刚》最成功的，竟然是一个真人扮演的机器人呢。
我们什么时候能造出像「威震天」这样的机器人？从「碎嘴」角度来说，目前的机器视觉和自然语言处理技术其实已经能做到差不多 90% 了。不过，相对于语言能力，其实「威震天」最难复制的是其双足稳定行走和随时起飞的能力。
近日，Science Robotics 就报道了有团队想让机器人变得上天入地、多栖发展。

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本月 Science Robotics 封面｜ Science Robotics
「LEONARDO」（legs onboard drone，简称「LEO」）是美国加州理工学院的研究人员开发的一种新型双足机器人，它结合了双足行走与飞行两种运动姿态，无论是灵活性还是平衡性都十分突出，甚至能玩滑板、走钢丝。
也许在不久的将来，具备混合运动能力的新型机器人，将在高压线路检修、高空桥梁喷绘等传统机器人无法触及的领域大放异彩，把人类从危险的高空作业中解放出来。
01
鸟类带来的灵感
正是鸟类在行走和飞行之间不断切换的运动状态激发了研究者们的想象。
「当鸟类在行走和飞行之间转换时，其中包含许多复杂而有趣的行为，正是这一点给了我们启发。」
鸟具有两种运动模式，它们能用翅膀在天空中翱翔，也能用双足在陆地上轻巧地移动。先前已经有许多机器人是在自然观测与仿生的基础上进行设计的，比如双足机器人更多地是学习人类双足行走的方式，四足、六足等多足机器人则是通过观察四足哺乳动物的步态进行研究与开发。
同样，研究双模态运动机器人的一个方向就是基于对鸟类的科学观察，采用生物启发的方式来促进其发展。
在目前已有的机器人中，真正能投入使用的大都是单一运动模式的机器人，像是只能在地面上行动的轮式机器人、仿人机器人、多足机器人，或者是只能在天上飞的无人机产品，单一的运动模式更具有针对性，却也限制了它们执行更多的任务。

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LEO 既能飞行也能行走，具有双重运动模式
研究人员此次提出的多模态运动机器人的设计和控制，通过分布式电动推进器和一对多关节腿地同步控制，弥合了飞行和行走两种不同运动机制之间的差距，两种不同运动机制的结合，使得未来机器人从事复杂工作有了新的可能。
相较于地面机器人，LEO 可以同步控制其螺旋桨和腿关节，因此具有较强的抗干扰能力。这种优势让 LEO 可以克服许多复杂的路面障碍，即便在光滑的表面上也可以避免坠落的危险；而与飞行器相比，LEO 可以在低空飞行时根据需要选择是否降落到物体表面，以便于近距离执行检查、观测等任务。
02
能飞能走，自由切换
「拥有两种以上运动模式的生物，必须学习并掌握如何在不同模式之间切换」，机器人也不例外。
LEO 整体高度 75 厘米，2.58 公斤，主要由躯干、螺旋桨推进系统和两条带尖脚跟的腿三部分组成，它的吸收功率为 544W，其中 445W 用于螺旋桨，99W 用于电子设备和腿部，LEO 可以通过机载计算机和传感器组建完全自主运行。
要让机器人能飞能走，还能自由切换并非易事。
双模态甚至多模态运动机器人在实践中一直是个挑战，只有在机械设计、建模和分析、控制系统设计和制造都有所突破的情况下，机器人才能自如地在不同运动模式间来回切换。