螺旋桨|能玩滑板、走钢丝的机器人，到底有多酷？( 二 )

想要飞起来，首先要控制机器人的整体重量。为了使其足够轻量化，LEO 的腿部结构采用碳纤维管和 3D 打印碳纤维增强尼龙关节来支撑滚珠轴承。
其次，为了减少在飞行过程中惯性对机器人运动的影响，LEO 腿部的几何设计有两个封闭的运动回路，这种平行结构允许腿执行结构放置接近躯干，形成一个更为紧凑的结构，从而减少惯性。
在运动驱动方面，LEO 的每条腿上装有 3 个伺服电机，一个位于骨盆处，另外两个位于髋部的前后；在控制方面，LEO 有两个并行运动控制器，分别用于行走和飞行。

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LEO 正在绳索上行走
行走时，机器人的腿部承担大部分重量，这时螺旋桨仅起到稳定运动的作用。飞行时，得益于肩部放置的四个对称式的螺旋桨，LEO 拥有较好的平衡性，可以完成一些常规机器人难以完成的动作，比如在绳索上行走，滑滑板等等。
与此同时，在螺旋桨的帮助下，即便在达 3.8 m/s 的风速下机器人也能保持稳定，抗干扰性极强。
而两种运动模式切换的关键，隐藏在机器人的脚部。
LEO 的脚部有一开关，它决定了 LEO 什么时候可以在地面上正常行走，什么时候需要切换为其他的运动模式。此外，LEO 每条腿的末端都有一个半球形的聚氨酯橡胶，该部位的摩擦系数较高，主要用来防止机器人在站立和行走时打滑。
两种运动模式的切换，可以通过其机载计算机和传感器套件完全自主运行。
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双模态运动机器人的未来
既能飞也能跑的双模态运动机器人，无疑拓宽了更广阔的应用场景。

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LEO 拓宽了更多应用场景｜ Science Robotics
「涉及高空作业的危险环境，也许是最适合 LEO 的应用场景。」研究人员在论文中提及。
凭借着出色的平衡能力，LEO 可以飞行降落到某些高空环境中，并通过可以自由运动的双足近距离的接触环境表面，从而完成许多其他类型机器人无法完成的任务。比如——高压线路检测工作，LEO 可以降落到电线上并沿着电线行走，进行检修工作，降低维护成本的同时，也减少了人类在从事这类工作时可能遇到的危险。
此外，该研究团队认为 LEO 所具备的技术可以促进自适应起落架系统的发展，他们设想未来的火星旋翼机可以配备腿式起落架，以便使它们降落在倾斜或不平坦的地形上时可以保持身体平衡，从而降低在着陆失败的风险。
【螺旋桨|能玩滑板、走钢丝的机器人，到底有多酷？】虽然四个螺旋翼的设计让 LEO 在即便遇到外力猛推的情况下也不会摔倒，但这一切是以极高的能耗为代价实现的。能耗越高则意味着 LEO 的能量效率越低，不利于其长时间执行任务。
为此，研究人员计划改进腿部的设计、提高 LEO 性能，使 LEO 能够在最少的螺旋桨帮助下行走和保持平衡。
目前该机器人尚不出售，为了使 LEO 在未来能够更充分地发挥其混合运动模式的优势，研究人员计划在未来开发一套新的控制算法，利用深度神经网络控制其着陆，以便让机器人更好地了解落地环境，自主选择采取哪种运动模式。
*图片来源：视觉中国
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