無(wú)人機(jī)（UAV）可以幫助人類解決各種現(xiàn)實(shí)世界的問(wèn)題;例如，在軍事行動(dòng)和搜救任務(wù)中協(xié)助他們，運(yùn)送包裹或探索難以進(jìn)入的環(huán)境。然而，傳統(tǒng)的無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)可能存在一些缺點(diǎn)，限制了它們?cè)谔囟ōh(huán)境中的使用。

 

　　例如，一些無(wú)人機(jī)可能無(wú)法在不平坦的地形上著陸或通過(guò)特別狹窄的間隙，而其他無(wú)人機(jī)可能消耗太多功率或只能運(yùn)行很短的時(shí)間。這使得它們難以應(yīng)用于更復(fù)雜的任務(wù)，這些任務(wù)需要在變化或不利的環(huán)境中可靠地移動(dòng)。

　　浙江大學(xué)的研究人員最近開(kāi)發(fā)出一種新型無(wú)人駕駛、輪式和混合動(dòng)力汽車，既可以在地面上滾動(dòng)，也可以在飛行。這種獨(dú)特的系統(tǒng)在arXiv上預(yù)先發(fā)表的一篇論文中介紹，基于獨(dú)輪車設(shè)計(jì)（即單輪自行車）和轉(zhuǎn)子輔助轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。

　　“滾輪四旋翼是一種新穎的混合地面和空中四旋翼，結(jié)合了四旋翼飛行器的更高機(jī)動(dòng)性和地面車輛的長(zhǎng)續(xù)航能力，”ZhiZheng，JinWang和他們的同事在他們的論文中寫(xiě)道。“飛行是通過(guò)四旋翼配置和四個(gè)提供推力的執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)的。滾動(dòng)由獨(dú)輪車驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)子輔助車削結(jié)構(gòu)支撐。在地面運(yùn)動(dòng)期間，飛行器需要克服滾動(dòng)和轉(zhuǎn)彎阻力，從而與飛行模式相比節(jié)省能源。

 

　　由Zheng，Wang及其同事創(chuàng)造的混合地面和飛行器是所謂的四旋翼飛行器，這是一種基于旋翼的飛機(jī)，可以在地面上盤旋并飛行。由于它基于獨(dú)輪車結(jié)構(gòu)，因此它也可以在各種地形上的地面上移動(dòng)并通過(guò)狹窄的間隙。

　　“這項(xiàng)工作克服了通用旋翼機(jī)的挑戰(zhàn)性問(wèn)題，降低了能耗，并允許通過(guò)特殊地形移動(dòng)，例如狹窄的間隙，”研究人員在他們的論文中寫(xiě)道。“它還解決了地面機(jī)器人通過(guò)飛行面臨的避障挑戰(zhàn)。

 

　　在他們的論文中，Zheng，Wang和他們的同事展示了他們的車輛設(shè)計(jì)以及一系列模型和控制器，允許它在這兩種操作模式之間滾動(dòng)，飛行和無(wú)縫過(guò)渡。他們還概述了一系列實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，其中他們的車輛原型在攝像頭和運(yùn)動(dòng)捕捉傳感器監(jiān)控的環(huán)境中進(jìn)行了測(cè)試。

　　“我們?yōu)檐囕v設(shè)計(jì)模型和控制器，”Zheng，Wang和他們的同事在他們的論文中寫(xiě)道。“實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，它可以在空中和地面運(yùn)動(dòng)之間切換，并且能夠安全地通過(guò)其直徑一半的狹窄間隙。此外，它能夠滾動(dòng)的距離大約是飛行的3.8倍，或者操作距離是飛行的42.2倍。

 

　　最近這篇論文中介紹的混合動(dòng)力汽車很快就可以在更廣泛的環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試和評(píng)估，以進(jìn)一步驗(yàn)證其性能。Zheng，Wang和他們的同事收集的初步結(jié)果表明，該車輛最終可用于處理復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)世界任務(wù)，這些任務(wù)需要在棘手的地形上移動(dòng)，進(jìn)入狹窄的通道并運(yùn)行更長(zhǎng)的時(shí)間。

 

　　在接下來(lái)的研究中，研究人員計(jì)劃進(jìn)一步增強(qiáng)他們的設(shè)計(jì)，例如通過(guò)提高他們創(chuàng)建的模型的準(zhǔn)確性和引入更先進(jìn)的控制算法。這反過(guò)來(lái)可以使車輛從滾動(dòng)模式到飛行模式的過(guò)渡更加順暢，同時(shí)還可以提高其導(dǎo)航能力。

 

　　“我們還在考慮結(jié)構(gòu)優(yōu)化和減輕重量，以進(jìn)一步提高能耗性能，”研究人員在他們的論文中總結(jié)道。“此外，我們將使用規(guī)劃算法來(lái)增強(qiáng)車輛的機(jī)動(dòng)性。