无畏的娃娃脸机器人穿上喷气背包进行下一次冒险——成为第一个飞行的人形机器人

研究人员展示了人形机器人的首次成功垂直升空——这是向模仿人类能力的飞行机器人迈出的重要一步。这款名为iRonCub MK3的新机器人使用四个推进器来实现垂直推力，两个内置在手臂上，两个安装在喷气背包中，安装在意大利理工学院（IIT）6月18日向YouTube发布的back.In视频中，戴面具的机器人被吊带固定，然后启动，用推进器从地面上抬起大约20英寸（50厘米）。IIT人形机器人所基于的iCub机器人在尺寸和外观上都像孩子一样。它高3英尺（1米），重49磅（22公斤），采用儿童般的尺寸，并戴上一个高度可识别的光滑闪亮的“娃娃脸”头。

它由欧洲大学的RobotCub联盟于2009年首次推出，旨在成为人类认知和人工智能（AI）研究的测试平台，并在过去16年中被用于无数项目。

印度理工学院的工程师们在6月1日发表在arxiv预印本服务器上的一项描述该机器人的相应研究中表示，他们的增强版机器人是第一个设计用于起飞的喷气式飞行人形机器人。他们补充说，这项工作凸显了飞行人形机器人带来的新可能性。

相关内容：机器人：关于机器可以行走、说话或做人类不能（或不会）做的任务的事实。科学家在研究中说，与目前正在开发的许多其他机器人平台相比，这些平台通常只专注于地面运动和操纵，增加空中机动性可能为搜救任务、穿越倒塌的建筑和洪水地区或其他人类无法进入的地形铺平道路。

将飞行与与环境互动的能力相结合，这种机器人可以清除碎片并协助定位甚至营救受害者。

该研究的作者还指出，飞行的人形机器人可以对人类难以接近的结构进行修复，比如桥梁的底部。它们甚至可以部署在人们无法安全操作的危险环境中，比如核泄漏或化学泄漏的地方。世界上第一个喷气背包驱动的飞行机器人RonCub基于印度理工学院的iCub3平台。该系统旨在让机器人模仿人类的许多能力，因为它由佩戴虚拟现实（VR）头盔状平视显示器（HUD）和其他专业设备的操作员远程控制。

为了装备iCub飞行，该团队增加了承重安装支架来固定喷气背包和一个新的钛脊柱来支撑其重量。由于以前版本的iRonCub在推进器排气中着火时存在问题，iCub底盘上增加了耐热面板和盖子。推进器的倾斜角度也进行了调整，以帮助飞行中的稳定性，并使排气远离机器人的身体。对于这个版本，机器人的前臂和手被移除，为手臂安装的推进器腾出空间，但该团队表示前臂仍然完全兼容，并将在以后的迭代中读取。

为了确保底盘能够承受起飞和飞行的压力，该团队进行了有限元分析——一种解决问题的技术，其核心是将结构分解成更小的相互连接的组件。结果，他们对喷气发动机的支架施加了750牛顿（是每个涡轮机峰值推力的三倍）的轴向载荷。

在这种类型的人形机器人中实现飞行的主要挑战之一是考虑所有的关节和驱动点，并以协调的方式调整它们以及推进器，所以机器人最终不会偏离航线或颠倒飞行。

工程师们通过所谓的线性参数变化模型预测控制（MPC）来管理这一点，这是一种复杂的飞行控制器，它不断计算最佳关节位置和喷气节流阀。科学家们首先在计算机模拟中对该系统进行了广泛的测试，然后启动了真实世界的测试，这在很大程度上是因为运行排气温度超过1112华氏度（600摄氏度）的推进器存在安全风险。

在成功演示了具有预定义轨迹和准确跟踪的发射后，团队没有W计划集中精力改进飞行控制器，以处理真实飞行场景中可能发生的外部干扰，如风或其他恶劣天气。