Американские инженеры научили двуногого робота с пропеллерами летать и кататься на скейтборде. Благодаря пропеллерам он может перелетать через препятствия и стабилизировать себя, когда ноги касаются поверхности. Статья опубликована в Science Robotics.

Большую часть исследовательских работ по подвижным роботам можно разделить на два направления: наземные и летающие роботы. Есть также очень редкие гибриды, такие как дрон с колесами, или тандемы из наземного и летательного аппаратов. В 2019 году инженеры из Калифонийского технологического института представили робота LEONARDO (LEgs ONboARD drOne) с необычной конструкцией, объединяющей преимущества ходячего робота и мультикоптера. Создав аппаратную платформу, авторы экспериментировали с алгоритмами управления, научив его не бояться толчков в бок и ходить по тонкому тросу. Но до недавнего времени он не мог летать, хотя этот навык мог бы дать много новых возможностей. В новой работе инженеры во главе с Чхон Сун-Чжо (Soon-Jo Chung) наконец-то научили LEONARDO летать, причем автономно.

Робот имеет небольшие размер и массу — 75 сантиметров в высоту и 2,6 килограмма. У него есть две ноги и верхняя часть (туловище), которое может наклоняться относительно них. В верхней части располагаются четыре пропеллера. Они установлены не параллельно поверхности, а наклонены в сторону от головы. Это снижает эффективность пропеллеров в создании подъемной силы, но зато улучшает стабилизацию при ходьбе. Конструкция подобрана таким образом, что центр масс располагается в перемычке между верхней и нижней частями. На фотографиях и роликах авторов, которые не попали в статью и, судя по всему, были сделаны уже после ее написания, также можно увидеть, что разработчики создали элементы корпуса, частично закрывающие ноги и плечи робота.

У LEONARDO есть два параллельных контроллера движения: для ходьбы и полета. Во время ходьбы большую часть веса принимают ноги, а пропеллеры лишь помогают стабилизировать ходьбу с учетом расположения ног в конкретный момент. При переходе в режим полета управление передается соответствующему контроллеру, управляющему роботом как обычным квадрокоптером. Благодаря камере глубины робот может передвигаться автономно.

Центр масс робота
Центр масс робота

Разработчики показали несколько роликов с возможностями робота. Например, они продемонстрировали полет со стола на пол и между двумя столами, разделенными большим проемом. Также авторы научили робота кататься на скейтборде: он умеет разгоняться и поворачивать, наклоняясь в сторону. Кроме того, они сравнили поведения робота и похожего по размеру дрона в условиях сильного ветра и показали, что благодаря опоре на пол LEONARDO остается на месте при более быстром ветре.