一种受蝗虫启发的机器人，具备连续爬行-跳跃-滑翔的运动能力，并具有优化的过渡控制机制

《IEEE Transactions on Robotics》：A Locust-Inspired Robot Capable of Continuous Crawl–Jump–Gliding Locomotion With Optimized Transitional Control

小型仿生机器人通过协调驱动与强化学习控制实现跳跃-滑翔-爬行多模态运动，在平地连续爬行跳跃滑翔可达5.39米，能效比高于传统单模式跳跃滑翔机器人。

　　

摘要：

蝗虫具有多种运动模式，它们可以在陆地和空中环境中不断切换，从而实现高度的环境适应性。已经开发出几种机器人来模仿蝗虫的跳跃-滑翔运动，但由于小型结构和控制方面的限制，这些机器人的移动能力和过渡稳定性仍然有限。在本文中，我们开发了一种受蝗虫启发的小型机器人（LocustBot），它不仅可以跳跃和滑翔，还可以爬行。我们提出了一种协调驱动机制，使得LocustBot能够用较少的执行器完成跳跃-滑翔动作。为了实现稳定且长距离的移动，我们采用了基于强化学习的优化控制方法来生成并跟踪机器人从起飞到着陆的位置和方向。LocustBot的跳跃-滑翔距离达到了5.39米，显示出这种移动策略的高能量利用效率，该策略结合了弹簧驱动的跳跃和螺旋桨驱动的滑翔。值得注意的是，即使没有高平台，该机器人也能通过连续的爬行-跳跃-滑翔在水平平面上实现较远的移动距离，因此其性能超过了现有的跳跃-滑翔机器人。

引言

得益于高便携性和灵活性，小型机器人能够进入对人类操作员来说危险的极端环境，在搜索、救援和传感器部署任务中表现出出色的实用性。为了提高机器人的移动能力和灵活性，已经采用了多种运动模式，如爬行（轮式移动）[1]、[2]、跳跃[3]、[4]和滑翔[5]。在这些运动模式中，爬行使机器人具备灵活的移动或转向能力，跳跃使机器人能够克服障碍物，而滑翔则能有效地延长机器人的移动范围。然而，如果机器人仅具备单一运动模式，其移动能力将受到严重限制，从而大大降低其环境适应性。