研究者提出四旋翼飛行和驅動系統，為研發飛行汽車提供新方向

圖示為研究人員的一個帶有輪子的一個四旋翼無人機（來源：Brandon Araki/麻省理工學院）

能夠走路和飛行是許多鳥類、昆蟲和其他動物天性上典型的都可以做到的事。如果我們可以編程使機器人具有相似的功能，那麼它將開闢許多可能性：想像一下機器可以飛到施工區域或遠離道路的災區，然後通過地面上的狹窄空間鑽過去運送物品或救援人員。

問題在於，擅長一種交通方式上的機器人通常在另一種交通方式上通常是不擅長的。空中無人機是快速和敏捷的，但一般來說，它具有很有限的電池壽命通常太長，以致不能遠距離航行。另一方面，地面車輛更節能，但速度更慢，機動性更差。

麻省理工學院計算機科學與人工智慧實驗室（CSAIL）的研究人員正在致力於開發既可以在陸地上機動運作，也可以在天空飛行的機器人。在一篇新的論文中，該小組提出了一個由八個四旋翼的無人機組成的系統，這些無人機可以飛行，也可以在一個配置有停車場、禁飛區和著陸台等的一個類似城市中行駛。

該論文的第一作者，博士生Brandon Araki說，同時具有飛行和行駛的能力在有障礙的環境中是有用的，因為你可以飛越地面障礙物並可以在有頭頂障礙物時行駛。常規的無人機完全無法在地面上行駛。帶有輪子的無人機機動性更好，雖然在飛行時間有了輕微的減少。

Araki和CSAIL總監Daniela Rus，與麻省理工學院本科生John Strang，Sarah Pohorecky和Celine Qiu以及蘇黎世先進互動技術實驗室的Tobias Naegeli一起開發了該系統。該團隊本月初在新加坡舉辦的IEEE國際機器人與自動化大會（ICRA）上展示了他們的系統。

工作原理

該項目建立在Araki以前的工作上，它開發了一種能夠爬行，抓取和飛行的飛行猴子機器人。 雖然猴子機器人可以跳過障礙物爬行，但它仍然沒有辦法自主行駛。

為了解決這個問題，該團隊開發了各種路徑規劃演算法，旨在確保無人機不會發生碰撞。為了使他們有能力行駛，該團隊將兩把小型電機放在每個無人機的底部。在模擬中，機器人可以在其電池耗盡之前飛行90米或驅動252米。

將驅動組件添加到無人機中會稍微減少其電池壽命，這意味著它可以飛行的最大距離減少14％，約300英尺。但是，由於行駛效率仍然比飛行效率要高，行駛效率的提高足以抵消由於額外的重量而造成的飛行效率的相對較小的損失。

沒有參與這項研究的羅格斯大學計算機科學教授Jingjin Yu說，這項工作為大型的，混合模式運輸提供了一種演算法解決方案，並顯示了其對現實問題的適用性。

該團隊還使用日常材料測試系統，如用於道路的建築材料和用於建築物的瓦楞紙板。在無碰撞的路徑上從起點到終點，他們在無碰撞道路上對八個機器人進行了從起始點到終點航行的測試，並且它們都成功了。

Rus說，他們所提議的另一建立安全且有效飛行汽車的方法不是簡單地把翅膀安裝在汽車上，而是建立在為無人機增加行駛能力的多年的研究中。

Rus說，當我們開始制定飛行汽車的規劃和控制演算法時，我們被在這種小尺度上建立具有這些功能的機器人的可能性所鼓舞。雖然擴大到可以實際運輸人的交通工具上顯然仍然存在很大的挑戰，但我們仍然受到未來的可能性所激勵，在未來，可以為我們提供快速、無交通運輸。

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