无人机都能买菜了，为什么还有这么多研究组，执着地要让人形机器人飞起来？

大数据文摘作品

作者：Mickey

提及能飞翔的机器人，人们往往会首先联想到钢铁侠斯塔克的无敌盔甲，或是铁臂阿童木脚底的火箭发动机。这些科幻元素不仅让我们惊叹，更在实际应用中展现出无穷潜力。

不只是电影和动画中的天马行空幻想，飞行机器人系统在现实中有诸多重要应用。无论是人形机器人还是外骨骼机器人，通过各类助推能力，都能将步行机器人转变为飞行机器人。想象一下，如果为它们的手和脚装上推进器，那么，它们就能如同钢铁侠一般，轻松腾空而起。

这些飞行机器人的出现，不仅让我们重温童年时的英雄梦，更为现代科技带来了革新性的进步。它们在救援、探测、物流等领域的应用前景极为广阔。如此神奇的技术，仿佛是现实生活中的超能英雄，为我们的未来世界注入了无限可能。意大利理工学院（IIT）的研究团队正在开创一项革新性技术，他们正在开发一种系统，旨在通过链接四个喷气发动机，赋予人形机器人iCub飞行的能力。iCub，这款由IIT专为认知研究开发的开源机器人，身高104厘米，已被誉为世界上最先进的机器人之一。

iCub机器人拥有53个电机，使其头部、手臂、手、腰部和腿部都能灵活运动。它的视觉和听觉功能齐全，拥有本体感觉和运动感觉，能够四肢爬行、走路和坐起来操纵物体。其手部更具备执行复杂操作的能力，全球已有超过20个实验室采用这一先进技术。

自2017年以来，这项研究已经持续四年。在这段期间，IIT不仅开启了iCub人形机器人的飞行之旅，还研发出了一套先进的控制系统。接下来，团队将对这套控制系统进行测试，并对导航、空气动力等问题进行深入探究，为iCub的真正飞行做好准备。

最新研究成果，来自iCub的升级版iRonCub，被发表在IEEE机器人与自动化快报月刊上。该研究深入探索了飞行多体系统的推力强度估计问题，尤其针对那些未配备直接推力测量传感器的系统。研究团队提出了一个多体系统质心动量与螺旋桨模型相结合的创新框架。为了验证这一框架的实际效果，实验装置甚至让iRonCub——这款喷气动力人形机器人在地面站立，对其估计算法进行精准评估。

让iCub通过手脚安装喷气发动机实现悬停和飞行，这看似是一种技术的飞跃。从本质上来说，这只是机器人多模态运动中的另一种表现形式。虽然能够飞行的人形机器人听起来十分炫目，但在实际应用中，是否真的有必要呢？毕竟当前已有大量空中操纵工作可以通过无人机（甚至带有多个自由度手臂的无人机）实现与周围世界的互动。

那么，为什么要如此费力地让人形机器人“飞翔”呢？答案并非显而易见。尽管无人机技术已经非常成熟，但在某些特定应用场景下，人形机器人的灵活性和智能性是无法被替代的。iRonCub的研发也在探索新的技术边界，推动机器人技术的发展。这样的探索和研究，不仅仅是为了技术的突破，更是对未来人机交互方式的一种探索和预见。 机器人何以要飞向天际？探索背后的可能性与挑战

随着机器人技术的不断进步，它们的应用场景已从实验室逐渐拓展至现实世界的基础设施之中。在这一过程中，如何使机器人从A点移动到B点变得日益重要。一些特殊的场景，如跨越楼梯等障碍物成为一大挑战。为了解决这一难题，许多机器人专家正在积极研发新的解决方案。其中，“飞行器”作为一种新型技术应运而生，使得机器人能够直升越过障碍物成为可能。例如波士顿动力公司研发的一种机器人能够通过类似跑酷的后空翻动作完成跨越任务。不仅如此，意大利理工学院人工智能和机械智能实验室的负责人Daniele Pucci，更是将类似喷气背包的系统应用于人形机器人iRonCub上，为其赋予了飞翔的能力。这一技术的探索和应用无疑为机器人技术带来了全新的视角和可能性。

人形机器人在灾难响应领域展现出了独特的优势，相较于传统无人机，它们更轻松地操控人类已熟悉的世界。当自然灾害如狂风巨浪席卷而来，以人为中心的基础设施可能会遭受破坏，人形机器人的优势也会受到挑战。Pucci的团队将人形设计与飞行能力相结合，巧妙融合了两种技术的优点。

Pucci对空中人形机器人的重要性深信不疑：

从空中看，人形机器人具有技术优势。空中操纵通常需要配备机械臂的四旋翼飞行器，而人形机器人拥有额外的手，可以在机器人与环境之间建立接触点，使得位置控制更为简单稳健。这不仅让空中操作更强大、更节能，还使得在风环境中进行精确操纵成为可能。

人形机器人在社交方面也有显著好处。它们可以作为人类驱动飞行外骨骼的试验台。喷气服发明者的成功故事已经证明了驱动外骨骼的工程可行性，而飞行的人形机器人能够帮助推动这一技术的发展，避免大量的对人类进行测试。

从科学的角度看，控制飞行的人形机器人会引发许多理论和实践问题。这不仅为科学家提供了新的研究方向，也为技术进步带来了新的可能性。人形机器人在空中的自由行动将推动相关领域的深入研究，推动科技的进步。

Pucci的团队正在开创一种全新的方式，将人形设计与飞行能力相结合，以实现空中人形机器人的潜力，为灾难响应、科研和社交等多个领域带来前所未有的机遇和挑战。广东工业大学成功研发飞行机器人Jet-HR2，利用涵道风机实现稳定飞行的新突破

除了意大利的先进科技之外，国内的科技研发也不容小觑。近期，广东工业大学引领了人形飞行机器人的研发潮流。一款名为Jet-HR2的仿人机器人成功实现了飞行能力，并完成了样机的起飞实验。该机器人首次实现了仿人机器人的可控起飞，这一技术的突破得益于矢量推进控制方法的应用。

Jet-HR2的研发始于2019年，旨在验证喷气推进系统能否增强足式机器人在复杂地形环境中的运动能力。该仿人机器人的研发不仅提升了机器人在各种环境下的机动性，更在救援领域展现出了巨大的潜力。研发团队负责人黄之峰副教授指出，在灾害救援等紧急情况下，机器人的快速到达至关重要。仿人机器人在面对步行或爬楼梯等传统移动方式时，会受到环境障碍和高度等限制。而Jet-HR2的成功研发为解决这些问题提供了新的可能性。它不仅可以在地面行走，更能够借助飞行能力跨越障碍，快速到达任务地点，极大地提高了救援效率。这一技术的突破不仅展示了广东工业大学的科研实力，也为未来人形机器人的发展开启了新的篇章。黄之峰谈及我们的项目时，展现了一种极富前瞻性的理念：通过喷气推进技术，赋予机器人飞翔的能力，使其能够迅速抵达指定地点完成任务。这种创新技术为机器人赋予了全新的机动性，仿佛打开了未来世界的一扇大门。

这款仿人机器人自重17公斤，配备电池，拥有高达190牛的额定总推力。其结构精巧，包含了10个关节，由无刷直流电机和谐波减速器精准驱动。令人瞩目的特色在于其四个涵道风机，作为机器人的推进器，分别安装在腰部及脚掌。这些涵道风机不仅为机器人提供了强大的动力，而且通过动态调整机器人关节，能够精准控制涵道风机的推力朝向，从而有效抑制了机器人起飞过程中的俯冲和自转运动，实现了稳定的起飞。

目前，这款机器人仍在研发阶段，其在飞行控制和飞行高度等方面还有巨大的进步空间。随着技术的不断进步和成熟，它的潜力将逐渐显现。想象一下，这款“钢铁侠”飞行机器人，利用喷气推进技术，不仅能够飞行，还能进行长距离跳跃，快速到达指定地点完成任务。这无疑为各个领域提供了无限的应用可能性。无论是救援、侦查还是娱乐领域，这款机器人都有着广阔的应用前景。