新开发的双足机器人可以在行走和飞行之间无缝切换，正是这两种技能的结合才真正让这款未来机器与众不同。介绍 LEONARDO，简称 LEO。这个名字是 LEgs ONboARD 无人机的首字母缩写，它很好但不足以描述这个机器人。建造 LEO 的加州理工学院工程师不只是将一对机器人腿装在空中无人机上——他们必须在设计机器人时考虑到行走和飞行，并开发专门的软件来集成其各种组件。
LEO 仍然是一个原型——一种概念验证，看看双足飞行机器人是否可以执行地面机器人或空中无人机很难或不可能单独完成的任务。未来，成熟的版本可能会承担艰巨或危险的工作，例如检查和修复受损的基础设施，在难以到达的地方安装新设备，或处理自然灾害和工业事故。最终，类似 LEO 的机器人甚至可以将精密设备运送到天体表面，例如火星或土星的卫星泰坦。更不祥的是，敏捷的双足飞行器可用于防御或战争。
LEO的科幻属性并非偶然。在一封电子邮件中，该团队告诉我，他们的灵感来自虚构的飞行人形机器人阿童木和重力工业公司的理查德布朗宁制造的类似钢铁侠的喷气式飞行服。然而，该项目的最终目的是从动力学和控制的角度研究步行和飞行的交叉点，并“提供前所未有的步行能力并解决混合运动带来的问题”，正如团队在视频中解释的那样。加州理工学院的团队还希望为困难地形上的垂直起降 (VTOL) 制造自适应起落架。
大自然早就想出了这个技巧，因为鸟类、蝙蝠、昆虫和许多其他生物可以在这两种运动模式之间来回切换。它提供了明显的进化优势。另一方面，机器人往往是专业化的，只能以这两种方式中的一种方式移动。这有利有弊：地面机器人脚步稳健、坚固，能够承载重物，但它们在困难的地形中挣扎，无法到达高处。空中无人机机动性强，能够在各种环境中飞行，但由于飞行的高能量需求，它们不能长时间在高空飞行，而且它们不擅长执行精细的操纵任务。因此，人们渴望创造一台能够充分利用两全其美的机器。
为了实现地面平衡和空中敏捷，LEO 必须经过精心设计。Kyunam Kim、Soon-Jo Chung、Elena-Sorina Lupu 和 Patrick Spieler 在一封电子邮件中解释说，这需要坚固而轻巧的组件，以及用于“以同步方式控制 LEO 的四个螺旋桨和腿关节的算法，以确保 LEO 行走或飞行而不会失去平衡。” 他们补充说，这两个不同的领域“通常不会在现有的机器人系统中交织在一起，我们必须解决一系列在其他机器人系统中没有得到充分研究的工程问题”。概述这项工作的研究论文今天发表在《科学机器人》上。
LEO 仅重 2.58 公斤，高 75 厘米。像一只鸟一样，机器人使用其细长的多关节腿推离地面并在起飞时提供帮助。LEO 的倾斜电动推进器——四个螺旋桨——与这些跳跃同步。LEO 走路就像穿着高跟鞋，但是这些高跟鞋可以平衡站立;然而，如果条件允许，LEO 的螺旋桨总是可以启动以确保进一步的稳定性。电池、传感器和所需的处理能力都装在机器人的躯干中，允许完全自主，没有笨重的电线。
“我们注意到优化 LEO 的能源消耗不是这项工作的优先事项，”该团队在其电子邮件中解释道。“相反，我们专注于广泛的能力。”
在测试中，LEO 在敏捷步行和飞行之间来回移动，这样做是为了避开具有挑战性的障碍物并执行需要平衡的困难任务——包括滑板和在松弛线上行走。正如团队在他们的电子邮件中所写的那样，LEO 的设计实现了“具有复杂地面交互的动态双足行走，同时保留了多旋翼飞行器的飞行性能”。该团队声称，LEO 是第一个执行松弛的双足机器人，尽管在其螺旋桨的帮助下。
借助步行和飞行的结合力量，该团队希望能够实现广泛的机器人任务，例如高压线路检查和高桥监测。这些机器人可以检查老化的基础设施，在灾难场景中工作，甚至探索遥远的世界。
没有参与这项新研究的 Mintchev 向团队提供了他的建议，称他们应该继续受到大自然的启发。他指了指飞蛇，它们将身体压扁以提高滑翔能力。
当然，还有改进的空间，但 LEO 是全新机器人品种中的第一个。由于阿童木是一个关键的灵感来源，这些科学家还有很长的路要走。