陆空两栖机器人

    陆空两栖机器人，一种融合了地面无人车辆与空中四旋翼飞行器的新型变结构机器人，与传统的无人车和无人机相比，具有较强的适应性和高灵活性。它不仅拥有更广泛的应用前景，还具备更深入的研究意义，因此逐渐成为国内外的研究热点。

1.1 研究挑战

• 欠驱动特性：无论是在地面运动模态还是空中飞行模态下，陆空两栖机器人都面临着“以少控多”的挑战，这对控制方法的设计提出了更高的要求

• 非线性、强耦合性：陆空两栖机器人的各个状态相互耦合且具有较强的非线性特征，引入折叠角后，系统的非线性和耦合性进一步增强

• 模态切换特性：陆空两栖机器人在执行陆地/空中模态切换和空中展平/折叠模态切换任务时，往往会导致其动态系统发生变化，从而可能引发系统失衡，甚至失控

• 跨域运动特性：陆空两栖机器人陆地/空中运动模式差异较大，然而同一任务往往要求机器人进行连续的跨域作业，这为其运动规划和控制方法带来了更大的挑战

1.2 研究成果

搭建了陆空两栖机器人原型样机；

• 搭建了基于动捕平台的实验环境；

• 设计了变结构机器人统一系统框架；

• 提出了陆空两栖机器人陆空跨域路径规划方法；

• 提出了陆空两栖机器人变模态平滑切换方法；

• 提出了陆空两栖机器人路径跟踪方法；

• 17th ICIRA Best Paper Finalist Award

• 第一届全国建筑机器人技能大赛-创意竞赛金牌

• 第2届中国自动化学会博士学术交流会最佳海报奖

• 中国国际大学生创新大赛(2024)天津赛区高教主赛道铜奖

• 第二十六届中国国际高新技术成果交易会优秀科研成果创新奖

• 2024年天津机器人科技创新奖-技术突破奖

     

图1 陆空两栖机器人原型样机

图2 基于动捕平台的实验环境

 图3 变结构机器人统一系统框架

1.3 实验视频