这个双足机器人有点不一样。最引人注目的是细高跟鞋，然后是手臂上的螺旋桨。这个不寻常的组合有什么用？先做一个芜湖起飞，然后优雅落地，走与飞的过渡平稳。四个螺旋桨除了作为飞行的螺旋桨外，还负责控制机器人各个方向的姿态，并在地面上保持平衡。所以这款机器人可以进行最近流行的“松绳”运动（Slackline），类似于走钢丝。也可以挑战绕桩滑板。该机器人的绰号是Leo和Leonardo。这个名字实际上是研究人员玩的文字游戏，缩写为LEgsONboARDdrOne。LEO来自加州理工学院，相关论文也登上了Science子刊ScienceRobotics最新一期的封面。做高压线路维护，除了在效果上炫耀技巧外，LEO的开发目的其实是针对特定的应用场景。即地面机器人和无人机难以独立完成的任务，典型的包括高压线路维护、高架桥巡检等。依靠人类来完成这些任务更加危险。传统双足机器人遥不可及，无人机悬停时不够稳定，无法面对气流扰动。LEO依靠双腿和螺旋桨的配合，只要给他一个可以站立的表面，即使是洒了油的湿滑表面也能保持稳定。与商用无人机相比，风一吹无人机就被吹走，而LEO则可以继续原地作业。强化风？不是什么大问题。LEO是如何做到这样的平衡能力的呢？受鸟类启发该论文的通讯作者加州理工学院Soon-JoChung表示，LEO的设计灵感来自鸟类在电线之间移动和跳跃的方式。机器人必须向鸟类学习的是飞行和步行模式之间的正确切换。LEO机器人在飞行时保持平稳的轨迹，当到达着陆点时，应调整飞行速度与着陆后的行走速度保持一致。这样，一只脚落地并切换到步行模式后，可以以同样的速度继续平稳行走。这些控制是由机器人身上的状态机电路和脚上的传感器完成的。另外，要想飞，重量一定要轻。LEO的主要部分由碳纤维制成。它身高0.75米，体重只有2.58公斤。控制腿部运动的是安装在腰部附近的集成无刷直流电机，可减少腿部的惯性。鞋头部分为半球形聚氨酯橡胶，摩擦系数高，防滑。高跟鞋的设计还可以最大限度地减少脚印和重量，同时在站立时保持稳定。手臂上有4个倾斜的螺旋桨，不飞行时也可以依靠推力承担机身的部分重量，可以从任意方向控制机器人的姿态。这样的轻量化设计也付出了很多代价，比如行走效率低下。在行走时的总功率544瓦中，有445瓦用于控制推进器螺旋桨以保持平衡，腿部和其他电子设备加起来仅消耗99瓦。使用CoT指数（CostofTransportation）衡量运动过程中的能量消耗，LEO在以每秒20厘米的速度行走时的CoT值为108，以3厘米的速度飞行时CoT值可降至15米每秒。与人类使用的生物能源CoT值相比，CoT值远小于1，而波士顿动力的双足机器人在行走时的CoT值在20左右。目前，LEO身上的电池只能支持100秒的飞行或3.5分钟的步行。对此，研究人员解释说，效率优化还不是最优先的任务，他们计划实现所有应该首先考虑的功能。要真正完成这项工作，您需要将LEO的短螺旋桨臂延伸成真正的手臂，并使用视觉算法和机器学习来提高机器人的自主性。下次研究人员计划进行演示时，他们将制造两个LEO机器人，让它们互相打羽毛球和网球。这样的机器人要是飞起来砸球，想想都挺刺激的。论文地址：https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.abf8136演示视频：https://www.youtube.com/watch?v=h3bkvVXsVFM
