一款名为”M4”（Multi-Modal Mobility Morphobot）的能跑能飞的新型智能机器人

原文：https://www.nature.com/articles/s41467-023-39018-y

本文探讨了受自然启发的机器人设计中融合多模式机动能力的M4(Multi-Modal Mobility Morphobot）新型智能机器人。M4机器人可以在陆地和空中等多种不同地形中通过不同方式利用其组件（轮子、推进器和腿）进行行动。M4机器人在搜救行动、空间探索、住宅区自动化包裹处理和数字农业等广泛领域应用具有潜力。

M4机器人通过变形车身和可切换护罩推进器的方式重新利用附属品，以实现无人地面车辆（UGV）、移动倒立摆（MIP）、无人空中系统（UAS）、推进助跑MIP、腿部运动以及MIP模式下的轮式运动和位置操作。然而，当前多模式机器人设计的局限性在于其有限的运动可塑性（只有两到三种模式）。

为了应对设计缺陷，M4机器人通过附属品形态变化来操作冗余，从而在需要时创造或消除冗余并获得出色机动性能。然而，当今的多模式机器人面临着设计需求冲突的挑战，并且存在可扩展性问题。因此，M4机器人的主要目标就是实现具有多种移动模式的可扩展解决方案。

M4机器人能够在UGV、UAS、MIP、四足、推进助跑MIP、腿部运动和操作之间切换移动模式。通过多模式路径规划算法，M4机器人可以在全自给自足的状态下运行。M4机器人的操作模式多样且具有自主性，在轮子、腿、手或推进器之间切换附属功能，可以飞行、滚动、行走、蹲下、平衡、翻滚、侦察和进行位置操作。

此外，文章讨论了M4机器人的动力学建模、路径规划算法等重要内容。研究结果显示M4机器人在各种环境下的动态特征，并证实了其多种模式运动能力和高效能源利用。未来的工作将进一步扩展M4机器人的功能和模式，并开发自主切换算法，现广泛的应用潜力。