陈根：机器人LEO，走路飞行无缝切换

文|陈根

双足机器人曾是科幻文学和电影的主题。在非理想地形上，早期双足机器人的形象通常是移动缓慢且笨拙的。近年来的技术进步使得它们能够在保持平衡的同时更快、更有效地移动，但是其移动或多或少还是会受到崎岖地形的阻碍。

相比之下，飞行机器人只需要在地面上空飞行即可轻松驾驭崎岖地形，但它们同样面临一些限制，如飞行过程中的高能耗和有限的负载能力。因此，将双足机器人与飞行机器人相结合或许能够有效解决这些问题。

近日，加州理工学院的研究人员就打造了这样一款机器人LEONARDO（LEgs ONboARD drOne，LEO），该机器人创造了一种新型的运动方式，兼具行走和飞行，灵活异常，且可以进行复杂的活动。

该机器人主要由三个子系统组成，分别是躯干、四个以一定角度安装在肩部的螺旋桨推进器、以及两条配有 3 个驱动关节的腿。LEO 的重量为 2.58 千克，行走时整机高度为 75cm。

其中，控制腿运动的是集成式直流无刷电机，装在靠近腰部的位置，这样可以减少腿的惯性。脚尖部分是半球形的聚氨酯橡胶，这种材料摩擦系数很高可以防止滑倒。高跟鞋的设计也是为了尽可能减少面积和重量，同时在站立不动的时候能保持稳定。

LEO 的肩部有四个对称安装的螺旋桨，用于稳定和控制自身的行走和飞行运动。选择螺旋桨的旋转轴，以在正向和逆向两个方向上生成飞行时质心（CoM）和行走时当前站立脚位置所需的滚转、俯仰和偏航力矩。

LEO的开发实际是为了一些特定的应用场景，例如高压线路检修和高架桥检测。这些任务靠人去做比较危险，而传统的双足机器人够不着，无人机悬停时面对气流扰动又不够稳定，但LEO可以很好的完成这些任务。

值得一提的是，只要提供一个能站的平面，该机器人靠双腿和螺旋桨的配合，哪怕是十分打滑平面也能保持稳定。LEO 的正常行走速度为 20cm/s，即 0.72km/h，在行走和断续飞行同时进行时，速度会大大增加。

除了正常行走和飞行之外，LEO 还会一系列高难度的动作，如滑滑板和走绳索等，未来其或许能在一些高难、高危的场景中发挥作用。