现实版钢铁侠？会飞的人形机器人Jet-Powered iCub来了！

科幻小说充满了各种可以飞行的机器人系统。无论他们是类人形机器人还是机器人外骨骼，都似乎在步行机器人身上装一些附着在手脚上的推进器，变成飞行机器人，就像铁人一样，飞走了。

科幻小说充满这样的东西是因为思考这种事情是非常有趣的，你可以想象出各种令人信服的应用程序，甚至超越了对外星人的强制性冲压和和更广义的anti-antagonist。

事实上，有些应用在科幻小说之外可能是有用的，意大利技术研究所（IIT）的研究人员正在通过开发一种可以通过四台喷气发动机控制iCub人形机器人的系统来使它成为现实。

通过在其手和脚上安装喷气发动机来获取iCub悬停和飞行听起来有点牵强。但从根本上说，这只是另一种多模式运动，除了它可应用于人形机器人，而不是我们更习惯看到的混合平台。有很多机器人将飞行与其他类型的运动相结合，以提高效率和多功能性，那么为什么不把它应用于人形机器人呢？事实上，目前在研究空中操纵方面正在进行大量的工作 - 使用无人机（有时是多自由度无人机）直接与周围的世界互动。那么你知道什么才是最擅长操控的吗？人形机器人！所以让我们先把它们放在空中！

来自IIT的Daniele Pucci，Silvio Traversaro和Francesco Nori提出了“开发不合理的飞行人形机器人控制框架的第一步”，他们的想法是“缩小人形机器人和飞行机器人距离，这在技术上有很大的好处:一个结合这两种机器人特性的平台可能具有飞行能力、接触运动和操纵能力。”

我们应该在这里强调，当作者称之为第一步时，这真的只是第一步。到目前为止，他们所得到的是一个基本的控制框架，可以依靠来自位于机器人手脚的模拟喷气发动机的推力来控制模拟的iCub机器人。研究人员并没有考虑空气动力学影响，也没有考虑到喷气动力飞行iCub需要处理的实际问题。这些都是后来才有的。现在，我们的目标是通过模拟来验证本文所描述的控制算法对建模误差有一定的鲁棒性，这对于最终实现一个真正的机器人是必要的。

下面的视频显示了模拟iCub悬停，以及追踪其重心的轨迹：

关于更多信息，我们采访了主要作者Daniele Pucci：

记者：你在哪里得到飞行iCub的想法？

Daniele Pucci：四年前，当我第一次来到IIT时，我就有了这个想法。在我读博士期间，曾为飞行器设计了一种统一的控制方法，其中底层飞行机器人是单个刚体。所以当我第一次看到人形机器人iCub时，我就在想：如何将我的博士论文中的理论扩展为基于单刚体假设的多体关节式飞机，如iCub？一切都是从这个问题开始的。

记者：在这篇论文中，你说：“把人形机器和飞行机器人变得更接近，将在技术上带来很大的好处。”人形机器人能给我们带来什么样的好处？

Daniele Pucci：我相信好处会有很多。一是技术上的好处。高空作业的人形机器人将空中操纵扩展到更强大和更节能的水平。事实上，空中操纵通常用装备有机器人手臂的四轮机构来举例说明。这些机器人不能通过与环境的接触力移动，并且在操纵物体时通常会在有风的环境中飞行，这需要精确的位置控制来完成操纵任务。因此，人形机器人额外的手可以在机器人和环境之间建立接触点，从而使机器人位置控制更简单、更强大。

另一个好处是社会性。我相信空中人形机器人可以用作人类飞行外骨骼的试验台。理查德·布朗宁（Richard Browning）最近的成功故事展示了在未来启动外骨骼工程的可行性。然而，我们面前的路还很长，我们可以用飞行人形机器人来推动这个旅程，并避免对人类进行大量的实验。我们邀请布朗宁到IIT来讨论飞行外骨骼，他对我们的飞行机器人工作感到非常兴奋。

最后还有科学上的好处：在我看来，控制一个飞行的人形机器人会带来一些理论和实践上的问题。例如，包括操纵，接触运动和飞行在内的总体控制框架仍然缺失，并且辅助驱动在人形机器人的接触运动期间的作用还不清楚。例如，什么是步行速度，它可以更方便地转动辅助动作？我们应该如何处理着陆对飞行和步行之间平稳过渡的影响？

IEEE Spectrum：你下一步工作是什么，你认为什么时候可以把喷气发动机连接到一个iCub机器人上，看看它是否能飞？

Daniele Pucci：我想先解决一些理论问题，比如机器人骨盆（或另一个通用机器人框架）的参考框架的融合。此外，我正在研究人形机器人的空气动力学，如果我们想为机器人装上翅膀进行有效的水平飞行，这将是至关重要的。那么，考虑到控制设计中的空气动力学将是最大的理论问题之一。

但是，要想使它在实践中发挥作用，问题就在别的地方。表征喷射致动，检查iCub在这种压力下的扭矩控制，以及验证惯性传感器在高振动水平下正常工作将是我面临的主要挑战之一。现在，我已经成为IIT研究团队的负责人，我称它为LOCOMotion控制实验室，所以我的研究时间真的减少了。然而，定义时间表的主要问题是为空中人形机器人寻找资金。我相信，一旦有了资金，在一年半的时间里，我们可能会实现一些iCub的盘旋，但一切都取决于开始的时间。

我们非常感谢Daniele的回答。有人需要为此出资，请斯塔克工业公司，Hammer Industries的S.H.I.E.L.D.，无论如何，让这个机器人离开地面。