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這款雙足機器人，有億點點不一樣。

最引人注目的是細腿高跟鞋，然后是雙臂上的螺旋槳推進器。

這不同尋常的組合是要做什么？

先表演一個蕪湖起飛，然后優雅地著陸，在走路與飛行之間平穩銜接。

4個螺旋槳除了當作飛行的推進器以外，在地面上也負責控制機器人在所有方向上的姿態，保持平衡。

于是這只機器人就能hold住最近流行的“走扁帶”運動（Slackline），類似于走鋼絲。

還可以挑戰滑板繞樁。

這款機器人小名叫Leo，大名Leonardo。名字其實是研究人員玩的一個文字游戲，縮寫自帶腿無人機（LEgs ONboARD drOne）。

LEO來自加州理工大學，相關論文還登上了最新一期Science子刊Science Robotics封面。

要去做高壓線檢修

除了展示效果中的炫技，LEO的開發目的實際是瞄準了特定的應用場景。

也就是地面機器人和無人機難以獨立完成的任務，典型的有高壓線路檢修和高架橋檢測。

這些任務靠人去做比較危險，傳統的雙足機器人夠不著，無人機懸停時面對氣流擾動又不夠穩定。

LEO靠雙腿和螺旋槳的配合，只要給他一個能站的平面，哪怕是撒上油的易滑平面都能保持穩定。

和商用無人機做對比，風一來無人機就被吹跑了，而LEO還能維持在原地繼續工作。

把風力加強？問題也不大。

這樣的平衡能力LEO是怎么做到的？

靈感來自鳥類

論文的通訊作者，加州理工Soon-Jo Chung介紹到LEO的設計靈感來自鳥類在電線之間移動跳躍的方式。

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機器人要向鳥類學習的是在飛行和行走模式之間的正確切換。

LEO機器人在飛行時保持一個平滑的軌跡，到達著陸點時要把飛行速度調整到著陸后的行走速度一致。

這樣一只腳著陸后切換到走路模式，就可以沿著相同的速度平穩地繼續行走。

這些控制由機器人身上搭載的狀態機電路和腳上的傳感器來完成。

另外想要飛起來必須做到重量輕，LEO主要部分由碳纖維材質組成，身高0.75米，重量只有2.58千克。

控制腿運動的是集成式直流無刷電機，裝在靠近腰部的位置，這樣可以減少腿的慣性。

腳尖部分是半球形的聚氨酯橡膠，這種材料摩擦系數很高可以防止滑倒。

高跟鞋的設計也是為了盡可能減少面積和重量，同時在站立不動的時候能保持穩定。

手臂上則是4個傾斜螺旋槳推進器，在不飛行的時候也可以靠推力承擔一部分機身的重量，能從任意方向控制機器人姿態。

這樣的輕便設計也付出了很多代價，比如行走的效率很低。

行走時總共544瓦特的功率中，有445瓦特用于控制平衡的螺旋槳推進器，雙腿和其他電子設備加起來只消耗99瓦特。

用衡量運動時能耗的CoT指標 (Cost of Transportation)來表示的話，LEO以每秒20厘米速度行走時的CoT值是108，3米每秒速度飛行時CoT值可降至15。

對比人類用的生物能源CoT值則遠小于1，波士頓動力的雙足機器人行走時CoT值在20左右。

目前，LEO身上背的電池只能維持它進行100秒飛行或3.5分鐘行走。

對此，研究人員解釋到效率優化目前還不是優先級最高的任務，打算先把該有的功能都實現再考慮。

要真正去完成工作，還需要把LEO的螺旋槳短臂擴展成真正的手臂，以及用視覺算法和機器學習來增加機器人的自主性。

研究人員計劃下次再做展示時要造出兩個LEO機器人，然后讓他們對打羽毛球和網球。

這樣一個機器人要是飛起來扣球，想想還挺刺激的。

論文地址：
https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.abf8136

演示視頻：
https://www.youtube.com/watch?v=h3bkvVXsVFM