躍進創新:城大研發混合式彈跳機器人 具極高移動力

蔡卓慧

 

Professor Chirarattananon (centre); Dr Bai (right) and Dr Ding Runze, co-first authors of the paper.
Chirarattananon教授(中);論文共同第一作者白博士(右)、丁潤澤博士。

香港城市大學(城大)的研究團隊巧妙地將加載彈簧的伸縮腿安裝在四旋翼機器人下方,開發出名為「Hopcopter」的創新彈跳機器人,打破傳統常規。這機器人具突破性移動力,能達致空前的敏捷度與效率,為應用於各種複雜環境開闢了嶄新可能。

研究團隊由生物醫學工程學系及機械工程學系Pakpong Chirarattananon教授領導。他們將被動伸縮腿與小型四旋翼機器人結合,開發出混合式機器人,能在空中飛行和地面跳躍間流暢轉換。

這項研究題為「具有協同混合運動能力的敏捷單足彈跳四旋翼機器人」,近期在著名的《科學.機器人學》期刊發表。

四旋翼機器人一類的飛行機器人可用於休閒用途、監測及研究,近年大受歡迎。雖然應用廣泛,這種機器人仍有不足之處,例如飛行時間短、負載能力有限。

在自然界中,小鸚鵡和麻雀等動物能結合跳躍和飛行以快速移動,牠們在樹枝之間跳動,並短距離飛行穿越林木。但要在機器人中複製並達致這種自然界的效率並非易事,因為傳統跳躍機制有其複雜性與局限。早前那些能跳能飛的機器人,通常無法維持連續的跳躍、微調跳躍高度,或保持長時間飛行。

The team developed a hybrid robot by integrating a passive telescopic leg with a nano quadcopter.
團隊將被動伸縮腿與小型四旋翼機器人結合,開發出混合式機器人。

為突破這些限制,研究團隊在四旋翼機器人上添加一條加載彈簧的伸縮腿,研發出Hopcopter。該被動的彈性腿無需直接的腿部驅動即可儲存與釋放能量,使機器人能有效地交替飛行和跳躍,並延長其運作時間。

Hopcopter在演示中能輕易地移動、跳躍、在跳躍中起飛,並像普通四旋翼機器人那樣飛行。其跳躍速度為每秒2.38米,高度可達1.63米,功能超過了最先進的跳躍機器人。Hopcopter亦可以在不平坦的表面執行搜索和救援任務,使用它的腿作為緩衝器以防止損壞。

該項研究的共同第一作者、生物醫學工程學系博士後白松楠博士表示:「Hopcopter可在飛行和跳躍間平穩切換,這增加了它的航程和運行時間,有望成為多個業界的重要工具。」

Chirarattananon教授補充說:「這項技術經過調整與應用後,可以應對機器人學與其他領域的多個挑戰,對此我們深感振奮。」

研究團隊將進一步完善Hopcopter的設計,並探索它在各種現實場景中的應用潛力。

 

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