LEO 机器人可以像蝴蝶一样漂浮并在横梁上保持平衡

认识一下 LEO：一个可以用两条腿行走、飞行、跳跃、滑板，甚至走扁带的机器人。

这种无人机与传统机器人的混合体是由加州理工学院自主系统和技术中心的一个团队开发的，其创造者声称 LEO 是第一个同时拥有多关节腿和螺旋桨推进器的机器人——这有助于它飞行并实现高度的平衡控制。他们在本周发表在《科学机器人》杂志上的一篇新论文中进一步详细介绍了 LEO 的一系列功能和潜力。

加州理工学院的工程师们以鸟类为模型设计了 LEO，即 LEONARDO（LEgs ONboARD drOne）的缩写，它可以相对轻松地在各种环境中移动和操控。

“想想鸟儿如何通过拍打翅膀和跳跃来穿越电话线，”该论文的通讯作者、加州理工学院教授 Soon-Jo Chung 在新闻稿中说道。“鸟儿在行走和飞行之间移动时，会发生一种复杂而有趣的行为。”他们希望将这种能力移植到机器人身上，让机器人能够穿越复杂的地形。

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LEO 身高 2.5 英尺，两条碳纤维腿分别被分解成三个驱动关节。机器人腿的末端有一个鞋跟设计，可以在机器人静止不动时保持稳定，让它看起来像是穿着小细高跟鞋。

它有传感器，可帮助它在室内和室外运行；事实上，LEO 从头到脚都装有传感器。它有一台机载计算机、螺旋桨和腿部的电机控制器、惯性测量单元、电池和用于导航的立体摄像头。它的肩膀上装有四个倾斜的螺旋桨推进器，它们的工作原理有点像翅膀——它们使机器人能够飞行并在行走时保持直立。来自传感器和摄像头的信息通过反馈控制算法传回 LEO，后者告诉 LEO 下一步该做什么。

机器人的平衡性非常好。LEO 行走时会有点摇晃。你可以戳它或探它，它不会摔倒。正是这种平衡性让它能够完成一些甚至对人类来说都很难完成的动作，比如操纵滑板和沿着松弛线移动。

想象一下，当人类走路时，我们会转移重心、身体前倾或膝盖弯曲，调整双腿的位置和方向来保持平衡。LEO 也会做类似的事情。

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最先进的两足机器人可以像人类一样，熟练地在多岩石、起伏不定或像迷宫一样弯曲曲折的地形上行走：在跳跃、奔跑和攀爬之间熟练切换。过去，飞行机器人通过完全避开地面来应对这些挑战，但它们也有局限性；主要是，它们在飞行过程中消耗大量能量。波士顿动力公司的一款机器人甚至可以跑酷。

加州理工学院博士后研究员、论文作者 Kyunam Kim 在一份声明中表示：“具有多模式运动能力的机器人能够通过适当切换可用的运动方式，比传统机器人更有效地穿越具有挑战性的环境。”“LEO 旨在弥合空中和双足运动这两个不同领域之间的差距，而这两个领域在现有的机器人系统中通常并不交织在一起。”

那么，这个聪明的机器人有什么用呢？分解成各个部件后，组装成 LEO 的独立机制可以单独用于改进现有机器人和其他类型飞行器的起落架系统。该团队表示，这甚至可以扩展到未来的火星旋翼机。LEO 还可以在人类难以到达的地方进行检查、维修或更换，例如屋顶、高压电话线或桥梁。

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但随着机器人技术的发展，LEO 机器人还有改进的余地。该团队已经计划重新设计其腿部，使其更加坚固，能够支撑更大的重量。他们还在考虑增加螺旋桨的推力。

最后，他们正在研究让 LEO 更加自主的方法，以便它能够感知周围环境，从而自行调整腿部承受的重量以及何时从行走过渡到飞行。该团队还计划在 LEO 中安装无人机着陆算法，该算法涉及深度神经网络，可以帮助 LEO 使用其当前速度和位置计算最佳着陆轨迹。如果他们集成额外的传感器，帮助 LEO 更好地了解其环境状态，那么它就可以自己决定哪种步行和飞行组合是从 A 点到 B 点最安全、最节能的方式。

观看 LEO 的实际运行，如下：