如果無(wú)人機(jī)長(zhǎng)了腿會(huì)怎么樣？或者，長(zhǎng)翅膀的雙足機(jī)器人呢？當(dāng)然是要上天了！機(jī)器人技術(shù)飛速發(fā)展，無(wú)論是無(wú)人機(jī)還是雙足機(jī)器人都取得了巨大的進(jìn)步。但橫在他們面前還有一些一直未被解決的問(wèn)題。對(duì)無(wú)人機(jī)特別是多軸無(wú)人機(jī)來(lái)說(shuō)，能耗一直是頭疼的大問(wèn)題，特別是在懸停的時(shí)候需要耗費(fèi)很多電能維持高度和姿態(tài)的穩(wěn)定。另一方面，對(duì)于足式機(jī)器人特別是雙足機(jī)器人來(lái)說(shuō)，崎嶇的地面一直難以處理的情形，更別說(shuō)跨越野外的深溝峽谷、高墻險(xiǎn)阻了。甚至對(duì)于人類來(lái)說(shuō)，在崎嶇不平的里面上走路都會(huì)崴了腳，摔倒連扶的地方的都沒有。那種能夠跨過(guò)山和大海的機(jī)器人，可以在復(fù)雜環(huán)境中自由穿行的機(jī)器人何時(shí)才能到來(lái)呢？

為了探索這個(gè)問(wèn)題，加州理工航空機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的研究人員將雙足機(jī)器人和無(wú)人機(jī)結(jié)合在了一起研發(fā)出了一款長(zhǎng)了腿的無(wú)人機(jī)/長(zhǎng)了翅膀的足式機(jī)器人(LEg ON Aerial Robotic DrOne,LEONARDO),它長(zhǎng)下面這個(gè)樣子：

這個(gè)簡(jiǎn)稱為leo的機(jī)器人身高不到兩尺有余，但形貌奇特。乍一看也許會(huì)覺得與雙足機(jī)器人很相似，但細(xì)看圖中箭頭處會(huì)發(fā)現(xiàn)在它的兩側(cè)各安裝了一對(duì)螺旋槳，為機(jī)器人提供額外的推力。它的足部關(guān)節(jié)電機(jī)與螺旋槳是協(xié)同工作實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制的，這意味著機(jī)器人可以同時(shí)依靠腿部和”翅膀”的推力保持平衡和位姿，不僅可以面對(duì)復(fù)雜路況，更可用高難度位姿輔助作業(yè)。由于使用了碳纖維材料整個(gè)機(jī)器人重量不足三公斤，兩側(cè)的螺旋槳有足夠的推力將機(jī)器人帶到空中。但研究人員的初衷并不只是讓機(jī)器人上天。

研究人員表示，這樣獨(dú)特的構(gòu)造是為了結(jié)合雙足機(jī)器人和無(wú)人機(jī)的優(yōu)勢(shì)，互相彌補(bǔ)各自存在的不足。例如對(duì)于雙足機(jī)器人來(lái)說(shuō)，彈跳能力是一種越過(guò)障礙的方式，在螺旋槳的助推下，可以讓機(jī)器人跳的更高更遠(yuǎn)，在下落的時(shí)候也能更穩(wěn)定減小對(duì)于內(nèi)部結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵的沖擊。在面對(duì)溝壑峽谷時(shí)，可以借助旋翼跨過(guò)曾經(jīng)難以逾越的障礙。當(dāng)踩到不平整的地面要摔倒時(shí)、額外的助力將幫助它站穩(wěn)腳跟不至于摔個(gè)腳朝天。同樣對(duì)于無(wú)人機(jī)來(lái)說(shuō)，近地懸停是一個(gè)高難度且十分耗能的任務(wù)。但當(dāng)它下面長(zhǎng)了腿，起到支撐作用克服機(jī)體的重力就可以穩(wěn)穩(wěn)當(dāng)當(dāng)?shù)牡孛娓浇^測(cè)作業(yè)了。在野外特別是遍布峽谷溝壑的冰川、山地等地區(qū)，這種類型的機(jī)器人將會(huì)有很大的應(yīng)用場(chǎng)景。但這種機(jī)器人并不是研究人員憑空想象出來(lái)的，它們其實(shí)借鑒了日常生活中最常見的動(dòng)物來(lái)獲取靈感。也許你已經(jīng)想到了，仿生的對(duì)象就是天空中自由飛翔的鳥兒！

它們可以再地面上步行覓食、也可以在天空之展翅翱翔、也可以邊蹦邊借助翅膀跨過(guò)障礙。這一研究的主要研究人員Alireza Ramezani從生物方面獲得了大量的啟發(fā)，并將這些思想用于機(jī)器人的開發(fā)實(shí)踐中。2017年一款十分優(yōu)秀的仿生蝙蝠也是這位Ramezani的作品，模仿蝙蝠的構(gòu)造實(shí)現(xiàn)了極其靈活的飛行，并登上了Science Robotics的封面。

不過(guò)這并不是唯一一個(gè)長(zhǎng)腳的飛行機(jī)器人。東京大學(xué)的研究人員在去年就發(fā)布過(guò)一款類似的稱為Aerial-Biped機(jī)器人，但這一機(jī)器人主要的目的在于增強(qiáng)機(jī)器人的物理表現(xiàn)能力，通過(guò)新穎的步態(tài)軌跡規(guī)劃方法實(shí)現(xiàn)更好的交互運(yùn)動(dòng)。和上面的機(jī)器人比起來(lái)它的腿還沒有那么粗壯。

UCLA在更早的2016年還推出過(guò)一個(gè)名為BALLU的機(jī)器人，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)在氣球下加了兩條腿。也是借用了氣球的浮力克服重力，實(shí)現(xiàn)更靈活的控制。由于沒有負(fù)重它就避免了一系列雙足機(jī)器人的傾倒問(wèn)題。

克服重力的影響確實(shí)為機(jī)器人的控制帶來(lái)了一系列優(yōu)勢(shì)。

除了旋翼，固定翼飛機(jī)也不示弱。15年洛桑理工也提出了一款可以用翅膀走路的固定翼無(wú)人機(jī)DALER，對(duì)于固定翼飛機(jī)來(lái)拓展了在狹小空間工作的能力，真正實(shí)現(xiàn)天上飛地下跑了。

這也許預(yù)示著機(jī)器人的發(fā)展方向，多功能全方位的機(jī)器人通過(guò)全面的運(yùn)動(dòng)能力將不斷擴(kuò)大適用范圍和應(yīng)用領(lǐng)域。未來(lái)的機(jī)器人將結(jié)合多種運(yùn)動(dòng)方式協(xié)同工作，共同克服實(shí)用過(guò)程中面臨的諸多挑戰(zhàn)，成為能飛能跑、能下水能鉆洞的全能選手。