飞行机器人在空中变形，着陆并用轮子滚动行进

ATMO机器人正在着陆的多重曝光图像
Ioannis Mandralis/《通讯工程》 

想象一款能在"飞行无人机"和"轮式漫游车"形态之间转换的机器人。若能在真实环境中运行，它将具有巨大应用潜力。ATMO机器人正是为此设计，能在半空中完成形态转换。
ATMO是"空中变形机器人"（Aerially Transforming Morphobot）的缩写，由加州理工学院工程师团队研制。该设备技术借鉴自该校早前研发的M4机器人（多模式移动变形机器人）。
 
 
该机器人在空中飞行时如同常规四旋翼无人机，四个涵道螺旋桨水平展开。着陆时，螺旋桨向内折叠至与机身呈90度下倾状态，随即转换为电动轮模式——此时螺旋涵道外罩即成为带橡胶胎面的轮辋。


M4机器人整装待发
加州理工学院

尽管设计精妙，此类机器人仍存在一个缺陷：若着陆区有岩石、草簇等突出障碍物，可能阻碍螺旋桨完全折叠。解决方案是让机器人着陆时，其螺旋桨/车轮已基本处于完全下放状态。
这正是ATMO的创新之处。
虽然每个螺旋桨仍配备独立飞行电机，但折叠机构仅通过单个中央电机驱动单一关节完成——不过该装置的精密程度远超表面所见。


ATMO重5.5千克（12磅），飞行构型下尺寸为宽65厘米×高16厘米（25.6×6.3英寸）——图示为地面展示状态。
Ioannis Mandralis/《通讯工程》  

随着螺旋桨角度变化及桨叶下压气流受地面影响发生偏转，ATMO的飞行特性实时改变。为此，科学家开发了特殊算法——通过持续调节各螺旋桨推力，动态补偿这些变量变化。
最终，无人机能以"动态轮式着陆"实现稳定降落（此时车轮/螺旋桨已完全展开）。着陆后即可疾驰行进：双侧皮带传动系统驱动车轮运转，差速器通过独立调节两侧驱动速度实现精准转向。


ATMO地面运行形态
Ioannis Mandralis/《通讯工程》

论文第一作者Ioannis Mandralis指出："我们在此引入了一种全新的动态系统——当机器人启动变形时，各种动态耦合效应随之产生，即不同作用力相互交织。控制系统必须实时响应这些变化。"
该研究近期发表于《通讯工程》期刊。下方视频完整呈现了ATMO的变形运行实况。


ATMO机器人实现空中变形以增强地面机动性
视频请关注B站：https://www.bilibili.com/video/BV14ZMazGEav/


来源：加州理工学院